EP3106670A1 - Transmission turbo compressor - Google Patents

Abstract

Getriebeturboverdichter (IGC) umfassend - mindestens eine Antriebswelle (DS) - mindestens eine erste Verdichterwelle (CS1) eines ersten Verdichters (C1), - mindestens ein Getriebegehäuse (GC), - mindestens ein erstes Verdichterlaufrad (CI1) des ersten Verdichters (C1), - mindestens ein erstes Verdichtergehäuse (CC1) des ersten Verdichters (C1), - mindestens ein erstes Antriebszahnrad (DG1), - mindestens ein erstes Verdichterzahnrad (CG1) des ersten Verdichters (C1), wobei die Antriebswelle (DS) sich entlang einer Antriebswellenachse (DSX) erstreckt, wobei die erste Verdichterwelle (CS1) sich entlang einer Verdichterwellenachse (CSX1) erstreckt, wobei das erste Antriebszahnrad (DG1) und das erste Verdichterzahnrad (CG1) in dem Getriebegehäuse (GC) miteinander im Eingriff stehen. Die Antriebswellenachse (DSX) und die erste Verdichterwellenachse (CSX1) sind schräg oder senkrecht zueinander angeordnet.Gear turbo compressor (IGC) comprising - at least one drive shaft (DS) at least one first compressor shaft (CS1) of a first compressor (C1), at least one transmission housing (GC), at least one first compressor impeller (CI1) of the first compressor (C1), at least one first compressor housing (CC1) of the first compressor (C1), at least one first drive gear (DG1), at least one first compressor gear (CG1) of the first compressor (C1), the drive shaft (DS) extending along a drive shaft axis (DSX), the first compressor shaft (CS1) extending along a compressor shaft axis (CSX1), the first drive gear (DG1) and the first compressor gear (CG1) in the transmission housing (GC) are engaged with each other. The drive shaft axis (DSX) and the first compressor shaft axis (CSX1) are arranged obliquely or perpendicular to each other.

Description

Die Erfindung betrifft einen Getriebeturboverdichter, umfassend eine Antriebswelle, eine erste Verdichterwelle eines ersten Verdichters, ein Getriebegehäuse, ein erstes Verdichterlaufrad, ein erstes Verdichtergehäuse, ein erstes Antriebszahnrad, ein erstes Verdichterzahnrad, wobei die Antriebswelle sich entlang einer Antriebswellenachse erstreckt, wobei die erste Verdichterwelle sich entlang einer Verdichterwellenachse erstreckt, wobei das erste Verdichterlaufrad an der ersten Verdichterwelle koaxial zur ersten Verdichterwellenachse angebracht ist, wobei das erste Verdichterzahnrad an der ersten Verdichterwelle koaxial zur ersten Verdichterwellenachse angeordnet ist, wobei das erste Antriebszahnrad an der Antriebswelle koaxial zur Antriebswellenachse angeordnet ist, wobei das erste Antriebszahnrad und das erste Verdichterzahnrad in dem Getriebegehäuse miteinander im Eingriff stehen.The invention relates to a transmission turbo compressor comprising a drive shaft, a first compressor shaft of a first compressor, a transmission housing, a first compressor impeller, a first compressor housing, a first drive gear, a first compressor gear, wherein the drive shaft extends along a drive shaft axis, wherein the first compressor shaft along a compressor shaft axis, wherein the first compressor impeller is attached to the first compressor shaft coaxial with the first compressor shaft axis, the first compressor gear is disposed on the first compressor shaft coaxial with the first compressor shaft axis, wherein the first drive gear is arranged on the drive shaft coaxial with the drive shaft axis, said first drive gear and the first compressor gear in the transmission housing are engaged with each other.

Ein Getriebeturboverdichter (englisch: integrally geared (ompressor) der eingangs definierten Art ist bereits aus der WO 2011/141439 A1 bekannt. In der herkömmlichen Bauweise sind in der Regel ein bis vier Verdichterwellen - häufig auch Ritzelwellen genannt - um eine Antriebswelle - die auch häufig Radwelle genannt wird - angeordnet. Hierbei sind Antriebswellenachse und Verdichterwellenachsen parallel zueinander ausgerichtet. Die Verzahnungen der Verdichterzahnräder und des Antriebszahnrades - das in der Regel als sogenanntes Großrad einen bedeutend größeren Durchmesser hat als die Verdichterzahnräder - kämmen im Mantelflächenbereich der Verdichterwellen. Auf diese Weise drehen die Verdichterwellen sehr viel schneller als die Antriebswelle. Diese herkömmliche Bauart bedingt, dass die fliegend gelagerten Laufräder der Verdichter gegenüberliegend an zwei Seiten des Getriebekastens angeordnet sind. Sofern nicht über eine zusätzliche Ritzelwelle das Großrad bzw. die Antriebswelle angetrieben wird, muss die Antriebswelle selbst auch zwischen den Verdichtergehäusen, in denen die Verdichterlaufräder angeordnet sind, auf einer Seite des Getriebegehäuses zu dem Antrieb geführt werden. Diese Notwendigkeit ist eine zusätzliche Einschränkung bei der Anordnung der Verdichtergehäuse auf mindestens einer Seite des Getriebegehäuses. Eine zunehmende Anzahl der an dem Getriebeverdichter vorgesehenen Verdichter oder eine zunehmende Größe der einzelnen dort angeordneten Verdichter führt zu Problemen, die Verdichter auf den beiden Seiten des Getriebegehäuses anzuordnen. In herkömmlicher Bauweise greift der Fachmann bei derartigen Bauraumproblemen die Lösungsmöglichkeit auf, eine zusätzliche Zwischenwelle zwischen der Antriebswelle und einer Verdichterwelle vorzusehen, nur um den Abstand der beiden Wellenachsen zueinander zu vergrößern und Platz für die beiden auf einer Seite des Getriebegehäuses angeordneten Verdichtergehäuse nebeneinander zu schaffen.A Getriebeturboverdichter (English: integrally geared (ompressor) of the type defined is already out of the WO 2011/141439 A1 known. In the conventional design usually one to four compressor shafts - often called pinion shafts - to a drive shaft - which is also often called wheel shaft - arranged. Here, drive shaft axis and compressor shaft axes are aligned parallel to each other. The teeth of the compressor gears and the drive gear - which usually has a significantly larger diameter than the compressor gears as a so-called large gear - mesh in the lateral surface area of the compressor shafts. In this way, the compressor shafts rotate much faster than the drive shaft. This conventional design requires that the overhung wheels of the compressors are located opposite each other on two sides of the gearbox. Unless an additional pinion shaft, the large wheel or the drive shaft is driven, The drive shaft itself must also be routed to the drive on one side of the transmission housing between the compressor housings in which the compressor impellers are arranged. This need is an additional limitation in the arrangement of the compressor housing on at least one side of the transmission housing. An increasing number of the compressors provided on the gear compressor or an increasing size of the individual compressors arranged there causes problems to arrange the compressors on the two sides of the gear housing. In conventional construction, the expert attacks in such space problems on the possible solution to provide an additional intermediate shaft between the drive shaft and a compressor shaft, only to increase the distance between the two shaft axes to each other and to create space for the two arranged on one side of the transmission housing compressor housing side by side.

Ausgehend von den Problemen und Nachteilen des Standes der Technik hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, die Anordnung von Verdichtern an einem Getriebegehäuse eines eingangs definierten Getriebeverdichters zu flexibilisieren, bevorzugt ohne die Komplexität des Getriebes durch zusätzliche Bauteile zu erhöhen.Based on the problems and disadvantages of the prior art, the invention has taken on the task of flexibilizing the arrangement of compressors on a gear housing of a transmission compressor defined above, preferably without increasing the complexity of the transmission by additional components.

Zur Lösung schlägt die Erfindung einen Getriebeturboverdichter der eingangs genannten Art vor mit den zusätzlichen Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1. Außerdem wird eine Anordnung mit einem Getriebeturboverdichter nach der Erfindung vorgeschlagen.To solve the invention proposes a Getriebeturboverdichter of the type mentioned above with the additional features of the characterizing part of claim 1. In addition, an arrangement is proposed with a Getriebeturboverdichter according to the invention.

Die erfindungsgemäße Anforderung, dass die Antriebswellenachse und die erste Verdichterwellenachse schräg oder senkrecht zueinander angeordnet sind, bedeutet nicht, dass die beiden Achsen sich im Raum schneiden müssen. Erfindungsgemäß handelt es sich eher um eine Abkehr von der bisherigen Bauweise, die Antriebswellenachse und die Verdichterwellenachse stets parallel zueinander anzuordnen. Besonders bevorzugt ist eine Anordnung der Antriebswellenachse und der Verdichterwellenachsen derart, dass die jeweiligen Richtungsvektoren dieser Achsen senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Die senkrechte Ausrichtung ist hierbei derart zu verstehen, dass eine im Wesentlichen senkreche Ausrichtung von die Achsen jeweeils (harakterisierender Richtungsvektoren vorgesehen ist, die zumindest im Rahmen technischer Ungenauigkeiten von der streng mathematischen senkrechten Ausrichtung abweicht.The inventive requirement that the drive shaft axis and the first compressor shaft axis are arranged obliquely or perpendicular to each other, does not mean that the two axes must intersect in space. According to the invention, it is more a departure from the previous design, the drive shaft axis and the compressor shaft axis always parallel to each other to order. Particularly preferred is an arrangement of the drive shaft axis and the Compressor shaft axes such that the respective direction vectors of these axes are aligned perpendicular to each other. The vertical orientation is to be understood in this case as meaning that a substantially perpendicular alignment of the axes is provided in each case (haracterizing direction vectors which, at least in the context of technical inaccuracies, deviate from the strictly mathematical vertical alignment.

Durch die erfindungsgemäß schräge oder senkrechte Anordnung der Wellenachsen von Antriebswelle und Verdichterwelle, die auch als gekreuzte Anordnung bezeichnet bzw. benannt werden kann, ergeben sich Vorteile, zusätzliche Möglichkeiten und Vereinfachungen. Aufgrund der gekreuzten Anordnung der Wellen sind die Übersetzungsverhältnisse der Verzahnungen von den Achsabständen der Verdichterwellen und der Antriebswelle entkoppelt. Wird Bauraum zwischen den Verdichtergehäusen, die in der Regel als Spiralgehäuse ausgebildet sind, benötigt, kann die Antriebswelle einfach verlängert werden. Hierbei ist auch das Getriebegehäuse entsprechend zu verlängern. Im Falle besonders großer Verdichtergehäuse ist diese Möglichkeit besonders interessant, so dass nicht wie im bisherigen Lösungsspektrum teilweise Zwischenwellen für den Raumgewinn eingesetzt werden müssen. Es lässt sich zeigen, dass bei einem bisherigen Einsatz von fünf Wellen, zehn Lagerstellen und vier Verzahnungseingriffen mit der erfindungsgemäßen Lösung nur noch drei Wellen, sechs Langerstellen und zwei Verzahnungseingriffe benötigt werden für die Lösung der gleichen Verdichtungsaufgabe mittels eines gattungsgemäßen Getriebeturboverdichters.The inventively oblique or vertical arrangement of the shaft axes of drive shaft and compressor shaft, which can also be referred to as a crossed arrangement or named, there are advantages, additional possibilities and simplifications. Due to the crossed arrangement of the shafts, the gear ratios of the gears are decoupled from the center distances of the compressor shafts and the drive shaft. If space between the compressor housings, which are usually designed as a spiral housing, needed, the drive shaft can be easily extended. In this case, the transmission housing is to be extended accordingly. In the case of particularly large compressor housing, this possibility is particularly interesting, so that not as in the previous solution spectrum partial intermediate waves must be used for space gain. It can be shown that with a previous use of five shafts, ten bearings and four gearing interventions with the solution according to the invention only three waves, six long positions and two gearing interventions are required for the solution of the same compression task by means of a generic Getriebeturboverdichters.

Um rotordynamischen Problemen bei einer besonders langen Antriebswelle aus dem Weg zu gehen, kann diese in einer vorteilhaften Weiterbildung zusätzlich radial, bevorzugt annähernd mittig zwischen zwei anderen radialen Lagerstellen, gelagert werden.In order to avoid rotor dynamic problems in a particularly long drive shaft out of the way, this can be stored in an advantageous development additionally radially, preferably approximately centrally between two other radial bearings.

In Folge der hier erläuterten erfindungsgemäßen Vereinfachungen werden nicht nur Bauteile des Getriebeturboverdichters eingespart, sondern auch die Auslegung einer solchen Maschine wird vereinfacht. Bei der Anordnung von gegossenen Spiralgehäusen an herkömmlichen Turboverdichtern wird der mögliche Einbauort neben dem zur Verfügung stehenden Bauraum durch den Drehsinn des vorhandenen Gussmodels des Verdichtergehäuses bzw. Spiralgehäuses vorgegeben. Bei den erfindungsgemäß gekreuzten Verdichterwellen und der mindestens einen Antriebswelle kann durch die Wahl der Anordnung der Verdichterzahnräder zu den Antriebszahnrädern der Drehsinn umgekehrt werden. In Abhängigkeit davon, wie die Verzahnungskegel der Paarung des Antriebszahnrades und des Verdichterzahnrades zueinander angeordnet sind, ergibt sich ohne sonstige Drehzahlbeeinflussung ein unterschiedlicher Drehsinn der Verdichterwelle. Besonders vorteilhaft ist diese Möglichkeit für große Maschinen oder doppelflutige Anordnungen, so dass der Einsatz der vorhandenen Gussmodelle jedenfalls möglich ist.As a result of the simplifications according to the invention explained here not only components of the gear turbo compressor are saved, but also the design of such a machine is simplified. In the arrangement of cast spiral housings on conventional turbocompressors, the possible installation location, in addition to the available installation space, is predetermined by the direction of rotation of the existing cast model of the compressor housing or volute casing. In the case of the compressor shafts crossed according to the invention and the at least one drive shaft, the direction of rotation can be reversed by selecting the arrangement of the compressor toothed wheels to the drive toothed wheels. Depending on how the toothed cones of the mating of the drive gear and the compressor gear are arranged to each other, results in a different direction of rotation of the compressor shaft without other speed influencing. This possibility is particularly advantageous for large machines or double-flow arrangements, so that the use of the existing casting models is in any case possible.

Regelmäßig sind als Verdichter für den Anbau an das Getriebegehäuse radial bzw. Zentrifugalverdichter bevorzugt. Für zusätzliche Antriebsleistung und bei Verfügbarkeit eines entsprechenden energiebeladenen Expansionsfluid kann statt eines Verdichters auch ein Expander an das Getriebegehäuse bzw. eine entsprechende Verdichterwelle angeschlossen werden.Radial or centrifugal compressors are usually preferred as compressors for mounting on the transmission housing. For additional drive power and with the availability of a corresponding energy-loaded expansion fluid, instead of a compressor, an expander can also be connected to the transmission housing or a corresponding compressor shaft.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Getriebeturboverdichters kommen insbesondere bei einer Ausführungsvariante zum Tragen, bei der neben der mindestens ersten Verdichterwelle auch mindestens eine zweite Verdichterwelle eines zweiten Verdichters mit einem Verdichterlaufrad und einem zweiten Verdichtergehäuse und einem entsprechend zweiten Verdichterzahnrad vorgesehen ist, wobei die zweite Verdichterwellenachse genauso wie die erste Verdichterwellenachse bevorzugt senkrecht oder schräg zu der Antriebswellenachse angeordnet ist. Wie bereits oben angedeutet, können auf gleiche Art und Weise eine Vielzahl von zusätzlichen Verdichtern als Bestandteil des Getriebeturboverdichters vorgesehen werden. In dieser Beschreibung werden diese Verdichter und die dazugehörigen Bauteile schlicht nummeriert und die Bezugszeichen werden mit einem durchlaufenden Index benutzt.The advantages of the Getriebeturboverdichters invention come in particular in a variant to bear, in addition to the at least first compressor shaft and at least a second compressor shaft of a second compressor with a compressor impeller and a second compressor housing and a corresponding second compressor gear is provided, the second compressor shaft axis as well as the first compressor shaft axis is preferably arranged perpendicular or obliquely to the drive shaft axis. As already indicated above, a plurality of additional compressors can be provided as part of the transmission turbo compressor in the same way. In this description For example, these compressors and associated components are simply numbered and the numerals are used with a continuous index.

Zum Zwecke der schrägen oder senkrechten Anordnung der Verdichterwellen zu der Antriebswelle sieht sie Erfindung bevorzugt die Ausführung der Paarungen der Verdichterzahnräder mit den Antriebszahnrädern als Kegelradgetriebe vor. Die als Kegelräder ausgebildeten Antriebszahnräder und Verdichterzahnräder werden hierbei in einer vorteilhaften Weiterbildung als gradverzahnt, schrägverzahnt oder bogenverzahnte Kegelräder ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Ausbildung der Kegelräder der Kegelradgetriebe als Hypoidkegelräder, so dass die Verdichterwellenachsen zu der Antriebswellenachse einen räumlichen Abstand aufweisen können. Dieser räumliche Abstand ist besonders bevorzugt derart auszulegen, dass sowohl die Antriebswelle als auch die Verdichterwelle sich entlang der jeweiligen Achsen bevorzugt ungeschwächt in jeweils beide Axialrichtungen von dem entsprechenden Kegelradgetriebe ausgehend fortsetzen können und dementsprechend die Verdichterwelle an beiden Wellenenden einen dort vorgesehenen Verdichter antreiben kann bzw. die Antriebswelle weitere Antriebszahnräder von weiteren Kegelradgetrieben zum Antrieb von weiteren Verdichterwellen aufweist.For the purpose of the oblique or vertical arrangement of the compressor shafts to the drive shaft, it invention preferably provides the execution of the pairings of the compressor gears with the drive gears as bevel gear. The trained as bevel gears drive gears and compressor gears are formed in this case in an advantageous development than straight-toothed, helical or arc-toothed bevel gears. Particularly preferred is the formation of the bevel gears of the bevel gear as Hypoidkegelräder, so that the compressor shaft axes can have a spatial distance to the drive shaft axis. This spatial distance is particularly preferably designed such that both the drive shaft and the compressor shaft can continue along the respective axes preferably unattenuated in both axial directions of the corresponding bevel gear starting and accordingly the compressor shaft at both shaft ends can drive a compressor provided there or the drive shaft has further drive gears of further bevel gear drives for driving further compressor shafts.

Die erfindungsgemäße Ausführung eines Getriebeturboverdichters weist den weiteren Vorteil auf, dass ein besonders groß ausgeführtes Verdichterzahnrad, dass als Kegelrad ausgebildet ist, insbesondere, wenn es als Hypoidkegelrad ausgebildet ist, eine verhältnismäßig niedrige Verdichterwellendrehzahl im Betrieb ermöglicht, wie dies insbesondere für ein großes Verdichterlaufrad aus rotordynamischen Gründen erforderlich ist. Insbesondere bei einer Ausführung als Hypoidkegelrad des Verdichterzahnrades ergibt sich gleichzeitig ein besonders hoher Einbauort bei einer bevorzugt horizontal ausgerichteten Antriebswelle, wenn die Verdichterwellenachse oberhalb der Antriebswellenachse vorgesehen ist, so dass gleichzeitig dem vertikalen Bauraumbedarf des Verdichtergehäuses Rechnung getragen wird.The inventive design of a Getriebeturboverdichters has the further advantage that a particularly large designed compressor gear that is designed as bevel gear, in particular, if it is designed as Hypoidkegelrad allows a relatively low compressor shaft speed during operation, as in particular for a large compressor rotor of rotor dynamic Reasons is required. In particular, in an embodiment as Hypoidkegelrad the compressor gear simultaneously results in a particularly high installation location in a preferably horizontally oriented drive shaft when the compressor shaft axis is provided above the drive shaft axis, so that at the same time vertical space requirement of the compressor housing is taken into account.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an den Rückseiten von Verzahnungskegeln der Verdichterzahnräder Axiallager ausgebildet sind, die einen axialen Schub oder Restschub aus dem Verdichter in axialer Richtung aufnehmen bzw. kompensieren. Mit den zusätzlichen Freiheitsgraden bei der Anordnung der Verdichtergehäuse bzw. Verdichterlaufräder können die Orientierungen der Verdichter und die Einbauorte so gewählt werden, dass sich die Axialkräfte aus dem Laufrad auf die Verdichterwelle und die Verzahnungskräfte zu einem großen Teil, insbesondere in auslegungsgemäßen Betriebspunkten, ausgleichen. Die Anordnung von mindestens einem Axiallager direkt an dem Verzahnungskegel eines Verdichterzahnrades ist besonders günstig für den Spannungsverlauf in der Verdichterwelle. Hierdurch können gegebenenfalls auch Durchbiegungen der Welle reduziert werden. Besonders effizient wird die Reduktion der Durchbiegung der Welle, wenn auch die Radiallager möglichst nah an den Verdichterzahnrädern angeordnet sind, so dass die aus der Verzahnung eingeleitete Radialkraft über einen axial besonders kurzen Weg in die entsprechenden Radiallager eingeleitet werden.Another advantageous embodiment of the invention provides that are formed on the backs of splines of the compressor gears thrust bearings that absorb an axial thrust or residual thrust from the compressor in the axial direction or compensate. With the additional degrees of freedom in the arrangement of the compressor housing or compressor impellers, the orientations of the compressor and the installation locations can be chosen so that the axial forces from the impeller on the compressor shaft and the toothing forces to a large extent, especially in interpretive operating points, compensate. The arrangement of at least one thrust bearing directly on the toothed cone of a compressor gear is particularly favorable for the voltage curve in the compressor shaft. As a result, if necessary, deflections of the shaft can be reduced. Particularly effective is the reduction of the deflection of the shaft, although the radial bearings are arranged as close to the compressor gears, so that the radial force introduced from the teeth are introduced via an axially particularly short path in the corresponding radial bearings.

Die erfindungsgemäßen Freiheitsgrade bei der Anordnung der Verdichtergehäuse bieten Einbauorte für die Verdichterwellen bzw. Verdichter und Verdichtergehäuse, die einen bestmöglichen Ausgleich von Laufradkräften und Verzahnungskräften ermöglichen, insbesondere derart, dass die Verdichterwelle möglichst axial schubfrei arbeitet und die Last auf die Axiallager jeweils minimiert ist.The degrees of freedom according to the invention in the arrangement of the compressor housing provide installation locations for the compressor shaft or compressor and compressor housing, which allow the best possible balance of impeller forces and Verzahnungskräften, in particular such that the compressor shaft operates as axially as possible without shearing and the load on the thrust bearing is minimized.

Eine vorteilhafte Weiterbildung zur besseren Verteilung von Lagerkräften in Radiallagern der Verdichterwellen sieht vor, dass ein axialer Abstand eines ersten Radiallagers für eine Verdichterwelle in Richtung der jeweiligen von einer mittleren Krafteinleitungsebene radialer Verzahnungskräfte des entsprechenden Verdichterzahnrades auf der Seite der Verzahnung des Kegelrades des Kegelradgetriebes mindestens genauso groß ist, wie der axiale Abstand dieser Krafteinleitungsebene zu einem zweiten Radiallager dieser Verdichterwelle auf der von der Verzahnung abgewendeten Seite.An advantageous development for better distribution of bearing forces in radial bearings of the compressor shafts provides that an axial distance of a first radial bearing for a compressor shaft in the direction of each of a middle force transmission plane radial toothing forces of the corresponding compressor gear on the side of the toothing the bevel gear of the bevel gear is at least as large as the axial distance of this force introduction plane to a second radial bearing of this compressor shaft on the side facing away from the toothing side.

Neben den von der Antriebswelle angetriebenen Verdichterzahnrädern kann auch die Antriebswelle selbst Trägerin eines Verdichters bzw. Verdichterlaufrades sein. Anders, als die schräg oder senkrecht hinsichtlich ihrer Wellenachsen verlaufenden Verdichterwellen ist ein Verdichter bzw. Antriebswellenverdichter, der direkt auf der Antriebswelle angeordnet ist, an dem Getriebegehäuse stirnseitig angeordnet.In addition to the driven by the drive shaft compressor gears and the drive shaft itself can be wearer of a compressor or compressor impeller. Unlike the compressor shafts running obliquely or perpendicularly with respect to their shaft axes, a compressor or drive shaft compressor, which is arranged directly on the drive shaft, is arranged on the transmission housing on the front side.

Grundsätzlich ist es auch möglich, dass an beiden Stirnseiten des Getriebegehäuses die Antriebswelle einen Verdichter antreibt bzw. die entsprechenden Rotoren dieser Antriebswellenverdichter Bestandteil der Antriebswelle sind. Insbesondere ist es hierbei denkbar, dass die Antriebswelle einen Axialverdichter als Bestandteil aufweist und in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung dieser Axialverdichter eine Vorverdichtung vor Eintritt in die Verdichter der Verdichterwellen ausführt. Die Integration von Verdichtern in die Antriebswelle bedeutet hierbei nicht, dass die Antriebswelle einstückig mit dem Rotor des Antriebswellenverdichters ausgebildet ist. Hier kommen bevorzugt zwischen dem Verdichterrotor und den angrenzenden drehenden Bauteilen Kupplungen zur Anwendung. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht hierbei vor, dass alle von den Verdichterwellen angetriebenen Verdichter als Zentrifugalverdichter ausgebildet sind.In principle, it is also possible that the drive shaft drives a compressor on both end faces of the gear housing or the corresponding rotors of these drive shaft compressors are part of the drive shaft. In particular, it is conceivable here that the drive shaft has an axial compressor as a component and, in a particularly advantageous development of this axial compressor, carries out a pre-compression before entry into the compressor of the compressor shafts. The integration of compressors in the drive shaft does not mean that the drive shaft is formed integrally with the rotor of the drive shaft compressor. Preferably, couplings are used between the compressor rotor and the adjacent rotating components. An advantageous development of the invention provides that all compressors driven by the compressor shafts are designed as centrifugal compressors.

Grundsätzlich ist es sinnvoll, wenn die Antriebswelle teilweise als Verdichterrotor ausgebildet ist, dass die Verzahnungseingriffe zwischen der Antriebswelle und den Verdichterzahnrädern derart ausgerichtet sind, dass es zu einer größtmöglichen Schubkompensation in Axialrichtung für die Antriebswelle kommt, so dass ein Axiallager der Antriebswelle einen nur verhältnismäßig geringen Schub ausgleichen muss. Erfindungsgemäß lässt sich eine nahezu beliebige Stufenzahl des Getriebeturboverdichters erreichen, wobei die Anzahl der an einer Antriebswelle anschließbaren Verdichterwellen naturgemäß von der mittels der Verdichterwelle übertragbaren Leistung begrenzt ist. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, dass Verdichterwellen oder die Antriebswelle selbst mittels zusätzlicher Stirnradgetriebe parallel zu den jeweiligen Wellen ausgerichtete Verdichterwellen antreiben und auf diese Weise der Einsatz zusätzlicher Verdichterstufen bzw. Verdichter realisiert wird. Dementsprechend ist es grundsätzlich in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung möglich, das einige Verdichterwellen von der Antriebswelle mittels Kegelradgetrieben, insbesondere Hypoidgetrieben angetrieben werden und dementsprechend schräg, insbesondere senkrecht (die Erfindung benutzt das Attribut "schräg" grundsätzlich synonym zu "nicht parallel") in ihrer Achsausrichtung zur Antriebswellenachse angeordnet sind und andere Verdichterwellen entweder parallel zur Antriebswelle ausgerichtet mittels eines Stirnradgetriebes von der Antriebswelle direkt angetrieben werden oder von bereits schräg oder senkrecht zu der Antriebswelle ausgerichteten Verdichterwellen mittels eines Stirnradgetriebes angetrieben werden.Basically, it is useful if the drive shaft is partially designed as a compressor rotor, that the intermeshing between the drive shaft and the compressor gears are aligned such that there is a maximum thrust compensation in the axial direction for the drive shaft, so that a thrust bearing of the drive shaft only a relatively small Has to compensate for thrust. According to the invention, an almost arbitrary number of stages of the gear turbo compressor can be achieved, wherein the number of compressor shafts which can be connected to a drive shaft is of course limited by the power that can be transmitted by means of the compressor shaft. In this connection, it is also possible for compressor shafts or the drive shaft itself to drive compressor shafts aligned parallel to the respective shafts by means of additional helical gears, and in this way to realize the use of additional compressor stages or compressors. Accordingly, it is basically possible in an advantageous development of the invention that some compressor shafts are driven by the drive shaft by means of bevel gearboxes, in particular hypoid gears and accordingly obliquely, in particular vertically (the invention uses the attribute "oblique" in principle synonymous with "not parallel") in their Achsausrichtung the drive shaft axis are arranged and other compressor shafts either parallel to the drive shaft aligned by a spur gear directly driven by the drive shaft or driven by already obliquely or perpendicular to the drive shaft aligned compressor shafts by means of a spur gear.

Bevorzugt ist die Betriebsaufstellung des erfindungsgemäßen Getriebeturboverdichters derart, dass die Antriebswelle horizontal ausgerichtet ist. Hierbei ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich und bevorzugt, dass Verdichterwellen in ihrer Achserstreckung oberhalb oder unterhalb der Antriebswellenachse positioniert sind. Die Möglichkeit, dass sich die Verdichterwellen über einen Kreuzungspunkt einer senkrecht zu den Achsen erfolgten Projektion der Wellenachsen mit der Antriebswelle hinaus fortsetzen, ergibt sich dadurch, dass der Abstand zwischen der entsprechenden Verdichterwelle und der Antriebswelle die Summe der Radien dieser beiden Wellen überschreitet. Besonders vorteilhaft ist diese Möglichkeit umgesetzt bei einer mechanischen Kopplung der Antriebswelle und der Verdichterwelle mittels eines Hypoidgetriebes. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung in diesem Zusammenhang sieht vor, dass diese derart von der Antriebswelle beabstandete Verdichterwelle an beiden Wellenenden einen Verdichter antreibt, der an dem Getriebegehäuse in der Art eines Getriebeturboverdichters angebracht ist.Preferably, the operational layout of the transmission turbo compressor according to the invention is such that the drive shaft is aligned horizontally. In this case, it is also possible and preferred within the scope of the invention for compressor shafts to be positioned in their axis extension above or below the drive shaft axis. The possibility that the compressor waves continue beyond a crossing point of a perpendicular to the axes projection of the shaft axes with the drive shaft, results from the fact that the distance between the corresponding compressor shaft and the drive shaft exceeds the sum of the radii of these two waves. This possibility is implemented in a particularly advantageous manner with a mechanical coupling of the drive shaft and the compressor shaft by means of a hypoid gear. A special advantageous development in this context provides that this so spaced from the drive shaft compressor shaft at both shaft ends drives a compressor which is mounted on the transmission housing in the manner of a Getriebeturboverdichters.

Der erfindungsgemäße Getriebeturboverdichter ermöglicht vorteilhaft Anordnungen, bei denen ein Antrieb direkt - ohne Zwischengetriebe - den erfindungsgemäßen Getriebeturboverdichter antreibt. Derartige Antriebe sind beispielsweise hochdrehende Turbomaschinen oder Elektromotoren. An dieser Stelle sei ein weiterer Vorteil der Erfindung herausgestellt.The gear turbo compressor according to the invention advantageously allows arrangements in which a drive directly - without intermediate gear - drives the Getriebeturboverdichter invention. Such drives are, for example, high-speed turbomachinery or electric motors. At this point, a further advantage of the invention is found.

Bei herkömmlichen Getriebeturboverdichtern wird in der Regel der für die Verdichter an dem Getriebegehäuse erforderliche Bauraum mittels eines Großrades hergestellt, das einen derart großen Durchmesser hat, so dass die einzelnen Verdichtergehäuse nebeneinander auf einer oder zwei gegenüberliegenden Seiten an dem Getriebegehäuse angebracht werden können. Das die einzelnen Ritzel bzw. kleinen Zahnräder der Verdichterwellen antreibende Großrad bewirkt ein regelmäßig hohes Übersetzungsverhältnis von der Antriebswelle auf die Verdichterwellen. Dementsprechend muss die Antriebswelle eine sehr viel niedrigere Drehzahl aufweisen als die Verdichterwellen und muss auch ein hohes Drehmoment übertragen können - also entsprechend auch quasistatisch belastbar ausgebildet sein. Häufig kommt es in der Praxis zu der Verwendung von Antrieben mit hoher Drehzahl, beispielsweise Gasturbinen, Dampfturbinen oder hochtouriger Elektromotoren. Die erforderliche relativ niedrige Eingangsdrehzahl in den Getriebeturboverdichter herkömmlicher Bauart erfordert daher ein Zwischengetriebe. Da die Erfindung das Übersetzungsverhältnis des Getriebes des Getriebeverdichters von dem Raumangebot für die Verdichter entkoppelt, kann das Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und den einzelnen Verdichtern des Getriebeturboverdichters frei gewählt werden. Demensprechend kann man stets den Getriebeturboverdichter derart auslegen, dass kein Zwischengetriebe notwendig ist. Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung kann sich daraus ergeben, dass die Antriebswelle stirnseitig aus dem Getriebegehäuse geführt werden kann und die Verdichter zumindest teilweise zum Beispiel um 90° zum Antriebsstrang gedreht angeordnet werden. Wie bereits erläutert, sind Mischformen zwischen der für die Erfindung (harakteristischen Bauweise und der herkömmlichen Bauweise denkbar, so dass beispielsweise einige Verdichterwellen auch parallel zum Antriebsstrang ausgerichtet sein können und bevorzugt mittels eines Stirnradgetriebes von der Antriebswelle angetrieben werden. Auf diese Weise kann der Bauraumbedarf für die Anlage zusätzlich reduziert - zumindest flexibel gestaltet bzw. geformt - werden, neben dem bereits erläuterten wegfallenden Erfordernis eines Zwischengetriebes.In conventional gear turbo compressors, the space required by the compressors on the gearbox is typically made by means of a large gear having such a large diameter that the individual compressor casings can be mounted side by side on one or two opposite sides of the gearbox. The large gear driving the individual pinions or small gears of the compressor shafts causes a regularly high transmission ratio of the drive shaft to the compressor shafts. Accordingly, the drive shaft must have a much lower rotational speed than the compressor shafts and must also be able to transmit a high torque - that is to say be designed to be quasi-statically resilient as well. Frequently, in practice, there is the use of high-speed drives, for example gas turbines, steam turbines or high-speed electric motors. The required relatively low input speed in the Getriebeturboverdichter conventional design therefore requires an intermediate gear. Since the invention decouples the gear ratio of the transmission of the gear compressor from the space available for the compressor, the transmission ratio between the drive shaft and the individual compressors of the Getriebeturboverdichters can be chosen freely. Demensprechend you can always interpret the Getriebeturboverdichter such that no intermediate gear is necessary. An added benefit of Invention may result from the fact that the drive shaft can be guided from the front side of the transmission housing and the compressors are at least partially arranged, for example, rotated by 90 ° to the drive train. As already explained, hybrid forms are conceivable between those of the invention (characteristic design and the conventional design, so that, for example, some compressor shafts can also be aligned parallel to the drive train and are preferably driven by the drive shaft by means of a spur gear.) In this way, the space requirement for the system additionally reduced - at least made flexible or shaped - are, in addition to the already mentioned omitted requirement of an intermediate gear.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass aufgrund des Versatzes zwischen der Antriebswelle und einigen Verdichterwellen das Getriebegehäuse mit mindestens zwei Teilfugen bzw. Teilfugenebenen mit horizontaler Erstreckung auszubilden. In der ersten Teilfugenebene zwischen einem Unterteil und einem Mittelteil können auf diese Weise die Antriebswelle oder unterhalb der Antriebswelle liegende Verdichterwellen angeordnet werden. In der darüber liegenden Teilfugenebene zwischen einem Mittelteil bzw. ersten Mitteilteil und einem Oberteil oder zweiten Mittelteil kann die Antriebswelle vorgesehen sein. Sollte es über der Antriebswelle weitere Verdichterwellen geben, dass eine weitere Teilfugenebene zwischen dem zweiten Mittelteil und einem Oberteil vorgesehen wird. Alternativ folgt auf das untere Mittelteil direkt ein Oberteil. Bevorzugt entspricht die Anzahl der Teilfugen der Anzahl der Ebenen, die von den verschiedenen Wellenachsen des Getriebeturboverdichters horizontal aufgespannt werden. Hierbei kann besonders bevorzugt die Ebenenanzahl dadurch reduziert werden, dass Wellenachsen, die sich im Rahmen der Durchmesser ihrer Wellen zu einer Gruppe zusammenfassen lassen sich in einer gemeinsamen Teilfugenebene zusammengefasst werden. Auf diese Weise ist es möglich, aus dem Getriebegehäuse herausgeführte Wellenenden mit Lagern und Dichtungen zu versehen, die im Bereich der Teilfuge besonders einfach zugänglich also zu montieren und zu warten sind. Zusätzlich oder alternativ können Teilfugen auch zu dem Zweck der Reduktion der Teilfugenebenen mit einer Stufe versehen werden, so dass zu dem oben genannten Zweck auch Verdichterwellen oder Antriebswellen in einer gemeinsamen Teilfuge zusammengefasst werden können, auch wenn die Wellenachsen eine größere vertikale Distanz zueinander haben. Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Variante sieht vor, dass die Stufen in den Teilfugen mittels von außen angebrachter Dichtleisten abgedichtet werden können, wobei die Dichtleisten besonders bevorzugt als Träger von Dichtungen ausgebildet sein können. Eine derartige Konstruktion zeigt bereits das Schutzrecht DE 10 2014 219 217.8 .A preferred development of the invention provides that form due to the offset between the drive shaft and some compressor shafts, the transmission housing with at least two parting joints or parting plane with horizontal extent. In the first part of the joint plane between a lower part and a central part can be arranged in this way the drive shaft or lying below the drive shaft compressor shafts. In the overlying part of the joint plane between a central part or first Mitteilteil and an upper part or second middle part, the drive shaft may be provided. Should there be more compressor shafts over the drive shaft, a further parting plane is provided between the second middle part and an upper part. Alternatively, a top part follows directly onto the lower middle section. The number of partial joints preferably corresponds to the number of planes that are horizontally clamped by the various shaft axes of the transmission turbo-compressor. In this case, the number of planes can be reduced particularly preferably by combining shaft axes, which can be combined to form a group within the framework of the diameters of their shafts, in a common partial joint plane. In this way, it is possible to provide guided out of the gear housing shaft ends with bearings and seals, particularly easy in the parting line accessible so to assemble and maintain. Additionally or alternatively, partial joints may also be provided with a step for the purpose of reducing the parting plane, so that compressor shafts or drive shafts in a common parting joint can be combined for the above purpose, even if the shaft axes have a greater vertical distance from one another. An advantageous development of this variant provides that the steps in the parting lines can be sealed by means of externally mounted sealing strips, wherein the sealing strips can be particularly preferably designed as a carrier of seals. Such a construction already shows the protective right DE 10 2014 219 217.8 ,

In Folgendem ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1

eine schematische Darstellung einer Anordnung umfassend einen erfindungsgemäßen Getriebeturboverdichter,

Figur 2

eine schematische Wiedergabe eines erfindungsgemäßen Getriebeturboverdichters in einer zweiten Variante,

Figur 3

eine schematische Darstellung eines Details eines erfindungsgemäßen Getriebeturboverdichters.

In the following the invention with reference to embodiments with reference to figures is explained in more detail. Show it:

FIG. 1

a schematic representation of an arrangement comprising a Getriebeturboverdichter invention,

FIG. 2

a schematic representation of a Getriebeturboverdichters invention in a second variant,

FIG. 3

a schematic representation of a detail of a Getriebeturboverdichters invention.

Im Rahmen dieser Patentanmeldung sind Begriffe, wie axial, radial, tangential, Umfangsrichtung stets auf eine Achse bzw. Wellenachse bezogen, ohne diese Achse jeweils explizit anzugeben, weil der Zusammenhang zu der entsprechenden Achse eindeutig für den Fachmann zu erkennen ist. Für nicht identische Bauteile werden teilweise trotzdem identische Bezugszeichen verwendet, die angeben, dass die entsprechenden Bauteile zumindest in ihrer wesentlichen Funktion identisch sind. Bei ähnlichen Bauteilen wird teilweise von einer Indizierung Gebrauch gemacht, die entweder in einer laufenden Nummerierung im Text oder in der Benutzung von Bezugszeichen in den Zeichnungen auftritt oder mittels Platzhaltern erfolgt, die in der Regel als "i" oder "n" angegeben werden. Bezieht sich eine Angabe auf eine Menge von mehreren indizierten Bauteilen bzw. Bezugszeichen wird teilweise - insbesondere in den Bezugszeichen der Ansprüche - von dem Platzhalter ",...," Gebrauch gemacht. Die in den Ausführungsbeispielen angegebenen konkreten Varianten der Erfindung dienen lediglich zur Verdeutlichung einer Möglichkeit, die Erfindung auszuführen und begrenzen nicht den Schutzbereich, sofern es sich nicht um Merkmale eines unabhängigen Patentanspruchs handelt. Die Benutzung des Ausdrucks "erfindungsgemäß" bedeutet nicht unmittelbar, dass es sich um ein Anspruchsmerkmal eines unabhängigen Anspruchs handelt. Gleichwohl ist, soweit der Fachmann diese Möglichkeit als sinnvoll erkennt, die Kombination von offenbarten technischen Merkmalen möglich, ohne dass diese Kombination auch mittels der Rückbezüge in unabhängigen Ansprüchen expressis verbis angegeben worden ist. Auch diese für den Fachmann erkennbaren Varianten der Erfindung sind dem Schutzbereich zuzurechnen.In the context of this patent application, terms such as axial, radial, tangential, circumferential direction are always related to an axis or shaft axis without explicitly stating this axis, since the relationship to the corresponding axis can be clearly recognized by the person skilled in the art. For non-identical components, however, identical reference numerals are sometimes still used, indicating that the corresponding components are identical, at least in their essential function. Partial indexing is used for similar components made either in a consecutive numbering in the text or in the use of reference numerals in the drawings or by placeholders, which are usually indicated as "i" or "n". If an indication relates to a set of several indexed components or reference signs, use is made of the placeholder ", ...," in particular, in particular in the reference signs of the claims. The specific variants of the invention given in the exemplary embodiments serve merely to clarify a possibility of carrying out the invention and do not limit the scope of protection unless they are features of an independent patent claim. The use of the term "according to the invention" does not immediately imply that it is a claim feature of an independent claim. Nevertheless, as far as the skilled person recognizes this possibility as meaningful, the combination of disclosed technical features is possible, without this combination has been expressly verbis by means of the references in independent claims. These variants of the invention which can be recognized by the person skilled in the art are also attributable to the scope of protection.

Die in Figur 1 schematisch wiedergegebene erfindungsgemäße Anordnung A umfassend einen erfindungsgemäßen Getriebeturboverdichter IGC weist noch zusätzlich einen Antrieb DR und einen Antriebswellenverdichter DSC auf, wobei der Antrieb DR über eine erste Kupplung (L1 mit dem Antriebswellenverdichter DSC in drehmomentübertragender Verbindung steht und der Antriebswellenverdichter DSC über eine zweite Kupplung (L2 das aus dem Antrieb DR erzeugte Drehmoment auf den erfindungsgemäßen Getriebeturboverdichter IGC überträgt. Die Antriebswelle DS mit dem Antriebswellenverdichter DSC erstreckt sich entlang einer Antriebswellenachse DSX. Der Getriebeturboverdichter IGC empfängt mittels der Antriebswelle DS die Antriebsleistung für Verdichter (i, (1, (2, (3, (4. Der erste Verdichter (1 weist ein erstes Verdichtergehäuse (C1 und ein erstes in dem ersten Verdichergehäuse (C1 angeordnetes Verdichterlaufrad (I1 auf. Analog durchnummeriert sind die Bezugszeichen für die anderen gleich aufgebauten Verdichtergehäuse (Ci, (C1 bis (C4, Verdichterlaufräder (Ii, (I1 bis (I4 und Verdichter (i, (1 bis (4. Von der ersten Verdichterwelle (S1 wird der erste Verdichter (1 und der dritte Verdichter (3 angetrieben. Von der zweiten Verdichterwelle (S2 werden der zweite Verdichte (2 und der vierte Verdichter (4 angetrieben. Die Verdichtergehäuse (C1 bis (C4 sind außen an dem Getriebegehäuse GC angeordnet und dort bevorzugt angebracht an den Stellen, wo jeweils ein Wellenende einer Verdichterwelle (S1, (S2 aus dem Getriebegehäuse GC hinaus ragt. In dem Getriebegehäuse GC sind Kegelradgetriebe BG1, BG2 - wie in Figur 3 exemplarisch dargestellt - vorgesehen, die das Drehmoment aus der Antriebswelle DS auf die einzelnen Verdichterwellen (S1, (S2 übertragen. Neben den Verdichtern (1 bis (4, die schräg bzw. senkrecht zu der Antriebswelle DS angeordnete Verdichterwellen (S1, (S2 aufweisen, befindet sich stirnseitig des Getriebegehäuses GC noch ein zweiter Antriebswellenverdichter DSC1, DSC2, der an dem Getriebegehäuse GC ebenso angebracht ist, wie die übrige an dem Getriebegehäuse GC angebrachten Verdichter (1 bis (4. Die an dem Verdichtergehäuse GC angebrachten Verdichter (1 bis (4, DSC2 sind alle - in nicht im Einzelnen dargestellter und dem Fachmann bekannter Weise - als ein- bis zweistufige Zentrifugalverdichter ausgeführt. Die Verdichter weisen bevorzugt selbst keine eigene Lagerung für die Laufräder (I1 bis (I4 auf, sondern die jeweilige Lagerung der Verdichterwellen (S1, (S2 bzw. der Antriebswelle DS ist in oder an dem Getriebegehäuse GC vorgesehen ist.In the FIG. 1 schematically represented inventive arrangement A comprising a Getriebeturboverdichter IGC according to the invention additionally has a drive DR and a drive shaft compressor DSC, wherein the drive DR via a first clutch (L1 with the drive shaft compressor DSC is in torque transmitting connection and the drive shaft compressor DSC via a second clutch (L2 The drive shaft DS with the drive shaft compressor DSC extends along a drive shaft axis DSX The gear turbo compressor IGC receives the drive power for compressors (i, (1, (2, () by means of the drive shaft DS. 3, (4. The first compressor (1) has a first compressor housing (C1 and a first compressor housing (C1) arranged in the first compressor housing (C1) for the other identically constructed compressor housing (Ci, (C1 to (C4, compressor impellers (Ii, (I1 to (I4 and compressors (i, (1 to (4) of the first compressor shaft (S1, the first compressor (1 and the third Compressors (3 driven.) From the second compressor shaft (S2 are driven the second compressor (2 and the fourth compressor (4).) The compressor housing (C1 to (C4 are outside the gearbox GC arranged and preferably mounted there at the points where each Shaft end of a compressor shaft (S1, (S2 protrudes from the gearbox GC.) In the gearbox GC bevel gear BG1, BG2 - as in FIG. 3 1, which transmit the torque from the drive shaft DS to the individual compressor shafts (S1, S2). there is also a second drive shaft compressor DSC1, DSC2 mounted on the transmission housing GC as well as the remaining compressor (1 to 4) mounted on the transmission housing GC. The compressor (1 to (4) mounted on the compressor housing GC , DSC2 are all designed as one to two-stage centrifugal compressors - not shown in detail and known to the person skilled in the art - the compressors themselves preferably do not have their own bearings for the running wheels (I1 to (I4) but the respective bearings of the compressor shafts (S1 , (S2 or the drive shaft DS is provided in or on the transmission housing GC.

Das Getriebegehäuse GC weist ein erstes Getriebeteilgehäuse GC1, ein zweites Getriebeteilgehäuse GC2 und ein drittes Getriebeteilgehäuse GC3 auf, wobei das erste Getriebeteilgehäuse ein Unterteil ist, das zweite Getriebeteilgehäuse ein Mittelteil und das dritte Getriebeteilgehäuse ein Oberteil. Das erste Getriebeteilgehäuse GC1 ist mittels einer ersten Teilfuge SPP1 von dem zweiten Getriebeteilgehäuse trennbar ausgeführt und eine zweite Teilfuge SPP2 trennt lösbar befestigt, das zweite Getriebeteilgehäuse GC2 von dem dritten Getriebeteilgehäuse GC3. In der Betriebsposition ist die Antriebswelle DS horizontal ausgerichtet, ebenso wie die Teilfugen SPP1, SPP2. Die Teilfugen SPP1, SPP2 sind jeweils in den Bereichen von Durchtritten der Antriebswelle DS bzw. der Verdichterwellen DS1, DS2 durch die Wände des Getriebegehäuses GC vorgesehen, so dass eine einfache Montage der einzelnen Wellen bei jeweils abgehobenen Teilgehäusen GC1, GC2 erfolgen kann.The transmission housing GC has a first gearbox housing GC1, a second gearbox housing GC2 and a third gearbox housing GC3, wherein the first gearbox housing is a lower part, the second gearbox housing a middle part and the third gearbox housing a top part. The first gearbox housing GC1 is designed to be separable from the second gearbox housing by means of a first parting line SPP1, and a second parting line SPP2 releasably secures the second gearbox housing GC2 from the third gearbox housing GC3. In the operating position, the drive shaft DS is aligned horizontally, as well as the parting joints SPP1, SPP2. The parting lines SPP1, SPP2 are respectively provided in the regions of passages of the drive shaft DS or the compressor shafts DS1, DS2 through the walls of the transmission housing GC, so that a simple assembly of the individual shafts can take place in each case lifted subcases GC1, GC2.

Parallel zu der ersten Verdichterwelle (S1 sieht die Ausführung der Figur 2 eine dritte Verdichterwelle (S3 entlang einer dritten Verdichterwellenachse (SX3 vor, die als Steckachse in dem zweiten Teilgehäuse eingebaut und dort gelagert ist. Ein Stirnradgetriebe FGC überträgt das Drehmoment von der ersten Verdichterwelle (S1 auf die dritte Verdichterwelle (S3. Grundsätzlich ist es denkbar, dass neben den erfindungsgemäß schrägen, insbesondere senkrecht zur Antriebswelle ausgerichteten Verdichterwellen auch parallel zur Antriebswelle oder zu anderen Verdichterwellen ausgerichtete und von den parallelen Wellen - bevorzugt mittels Stirnradgetriebenangetriebene Verdichterwellen gibt.Parallel to the first compressor shaft (S1 sees the execution of the FIG. 2 a third compressor shaft (S3 along a third compressor shaft axis (SX3 before, which is mounted and stored as a plug-in axis in the second part housing.) A spur gear FGC transmits the torque from the first compressor shaft (S1 to the third compressor shaft (S3. that in addition to the invention oblique, in particular aligned perpendicular to the drive shaft compressor shafts aligned parallel to the drive shaft or to other compressor shafts and from the parallel waves - preferably by means of spur gear driven compressor waves.

Die Figur 2 zeigt als Alternative zu einer sich über das gesamte Gehäuse erstreckenden durchgehenden ebenen Teilfuge, die sich über einen ganzen horizontalen Querschnitt des Getriebegehäuses GC erstreckt, die Möglichkeit, verschiedene Teilfugenebenen in einer einzigen gestuften Teilfuge bzw. Gehäuseteilung vorzusehen. In der Figur 2 umfasst das Getriebegehäuse GC ein erstes Teilgehäuse GC1 und ein zweites Teilgehäuse GC2, wobei drei unterschiedliche Teilfugenebenen SPP1, SPP2, SPP3 mittels Stufen STP1, STP2, STP3 in der Teilfuge umgesetzt sind. Auf diese Weise erstreckt sich die Antriebswelle DS in der ersten Teilfugenebene SPP1 und die erste Verdichterwellenachse SCX1 für die erste Verdichterwelle (S1 befindet sich im Bereich der dritten Teilfugenebene SPP3. Eine weitere zweite Teilfugenebene SPP2 ermöglicht die einfache Montage der zweiten Verdichterwelle (S2, die sich entlang der zweiten Verdichterwellenachse SCX2 erstreckt. Schematisch exemplarisch ist gezeigt, dass zumindest die vertikal sich erstreckenden Teilfugenabschnitte, also die Stufen STPi mittels Dichtleisten SB, die als Dichtungsträger ausgebildet sein können (siehe auch deutsche Patentanmeldung mit dem Anmeldeaktenzeichen: DE102014221339 ), abgedichtet werden, so dass eine etwaige Leckage des in dem Getriebegehäuse GC befindlichen Öls hinreichend sicher ausgeschlossen ist.The FIG. 2 shows as an alternative to extending over the entire housing continuous planar parting line extending over a whole horizontal cross-section of the gear housing GC, the possibility to provide different parting planes in a single stepped parting or housing division. In the FIG. 2 The transmission housing GC comprises a first sub-housing GC1 and a second sub-housing GC2, wherein three different sub-joint planes SPP1, SPP2, SPP3 are implemented by means of stages STP1, STP2, STP3 in the parting line. In this way, the drive shaft DS extends in the first partial plane SPP1 and the first compressor shaft axis SCX1 for the first compressor shaft (S1 is in the area of the third partial plane SPP3.) A second second parting plane SPP2 allows easy mounting of the second compressor shaft (S2, which extends) extends along the second compressor shaft axis SCX2. Schematically exemplarily shows that at least the vertically extending part of the joint sections, so the steps STPi by means of sealing strips SB, which may be formed as a seal carrier (see also German patent application with the filing sign: DE102014221339 ), so that any leakage of the oil in the transmission housing GC is sufficiently reliably excluded.

Figur 3 zeigt exemplarisch im Detail, wie mittels Kegelradgetrieben BG1, BG2 das Drehmoment von der Antriebswelle DS auf die Verdichterwellen (S1, (S2 übertragen wird. Das erste Kegelradgetriebe BG1 umfasst ein erstes Verdichterzahnrad (G1 und ein erstes Antriebszahnrad DG1. Das zweite Kegelradgetriebe BG2 umfasst ein zweites Verdichterzahnrad (G2 und ein zweites Antriebszahnrad DG2. Die jeweiligen Zahnräder sind als Hypoidkegelräder ausgebildet, so dass die Verdichterwellenachsen (SX1, (SX2 von der Antriebswellenachse DSX einen hinreichenden Abstand aufweisen, so dass die beiden Wellen ungestört aneinander vorbeigeführt werden können. Auf diese Weise können auf beiden Seiten des Getriebegehäuses GC mittels einer einzigen Verdichterwelle (S1, (S2, (Si beide Wellenenden aus dem Getriebegehäuse GC hinausragen zur Anbringung von Verdichtern (1,..., (n. FIG. 3 shows by way of example in detail how torque is transmitted from the drive shaft DS to the compressor shafts (S1, S2) by means of bevel gearboxes BG1, BG2 The first bevel gearbox BG1 comprises a first compressor gearwheel (G1 and a first drive gearwheel DG1 The respective gears are formed as Hypoidkegelräder, so that the compressor shaft axes (SX1, (SX2 of the drive shaft axis DSX have a sufficient distance, so that the two waves can be passed undisturbed past each other On both sides of the gear housing GC by means of a single compressor shaft (S1, (S2, (Si) both shaft ends protrude from the gearbox GC for mounting compressors (1, ..., (n.

Die Antriebswelle DS ist aufgrund ihrer Länge mittels dreier Radiallager RBD1, RBD2, RBD3 gelagert. Sollte die Axialführung durch die beiden Kegelradgetriebe BG1, BG2 nicht ausreichend sein, die Axialposition der Antriebswelle DS festzulegen bzw. Schübe in Axialrichtung auszugleichen, kann in nicht dargestellter Weise ein zusätzliches Axiallager zur einseitigen oder beidseitigen Axialschubaufnahme vorgesehen werden.Due to its length, the drive shaft DS is supported by means of three radial bearings RBD1, RBD2, RBD3. If the axial guidance by the two bevel gear BG1, BG2 not be sufficient to determine the axial position of the drive shaft DS or compensate for thrusts in the axial direction, can be provided in a manner not shown, an additional thrust bearing for unilateral or bilateral Axialschubaufnahme.

Die Verzahnungskegel PC der Verdichterzahnräder (G1, (G2 sind bevorzugt derart axial orientiert angeordnet, dass eine weitestgehende Kompensation des Axialschubes aus dem jeweiligen Laufrad (I1, (I2, (Ii, ... erfolgt. Da der Axialschubausgleich nicht in jeder Betriebssituation gewährleistet sein kann, ist bevorzugt der Verzahnungskegel PC zumindest auf der von der Verzahnung abgewendeten Rückseite als Axiallager AX ausgeführt, das stets ein Schubausgleich in Axialrichtung und eine definierte Axialposition für die Verdichterwelle (S1, (Si bzw. für den gesamten Verdichter (1, (i, ... gewährleistet ist.The toothed cones PC of the compressor toothed wheels (G1, (G2 are preferably arranged axially oriented in such a way that the axial thrust is compensated as far as possible from the respective impeller (I1, (I2, (Ii, ...) Since the axial thrust compensation can not be ensured in every operating situation can, is Preferably, the toothed cone PC executed at least on the back facing away from the toothing back as thrust bearing AX, which always has a thrust balance in the axial direction and a defined axial position for the compressor shaft (S1, (Si or for the entire compressor (1, (i, ... is guaranteed.

Die Radiallagerung der Verdichterwellen (SI mittels Radiallagern RBC1, RBC2 erfolgt bevorzugt derart, dass ein Abstand eines ersten Radiallagers RBC1 in Richtung der jeweiligen Verdichterwellenachse (SXi von einer mittleren Krafteinleitungsebene PP1 radialer Verzahnungskräfte des entsprechenden Verdichterzahnrades (Gi auf der Seite der Verzahnung des Kegelrades des Kegelradgetriebes BGi mindestens genauso groß ist, wie der axiale Abstand der Krafteinleitungsebene PP1 zu dem zweiten Radiallager RBC2 auf der von der Verzahnung abgewendeten Seite.The radial bearing of the compressor shafts (SI by means of radial bearings RBC1, RBC2 is preferably such that a distance of a first radial bearing RBC1 in the direction of the respective compressor shaft axis (SXi from a central force introduction plane PP1 radial Verzahnungskräfte of the corresponding compressor gear (Gi on the side of the teeth of the bevel gear of the bevel gear BGi is at least as large as the axial distance of the force introduction plane PP1 to the second radial bearing RBC2 on the side facing away from the toothing side.

Claims (17)

Getriebeturboverdichter (IGC) umfassend - mindestens eine Antriebswelle (DS) - mindestens eine erste Verdichterwelle (CS1) eines ersten Verdichters (C1), - mindestens ein Getriebegehäuse (GC), - mindestens ein erstes Verdichterlaufrad (CI1) des ersten Verdichters (C1), - mindestens ein erstes Verdichtergehäuse (CC1) des ersten Verdichters (C1), - mindestens ein erstes Antriebszahnrad (DG1), - mindestens ein erstes Verdichterzahnrad (CG1) des ersten Verdichters (C1),
wobei die Antriebswelle (DS) sich entlang einer Antriebswellenachse (DSX) erstreckt,
wobei die erste Verdichterwelle (CS1) sich entlang einer Verdichterwellenachse (CSX1) erstreckt,
wobei das erste Verdichterlaufrad (CI1) an der ersten Verdichterwelle (CS1) koaxial zur ersten Verdichterwellenachse (CSX1) angebracht ist,
wobei das erste Verdichterzahnrad (CG1) an der ersten Verdichterwelle (CS1) koaxial zur ersten Verdichterwellenachse (CSX1) angeordnet ist,
wobei das erste Antriebszahnrad (CG1) an der Antriebswelle (DS) koaxial zur Antriebswellenachse (DSX) angeordnet ist,
wobei das erste Antriebszahnrad (DG1) und das erste Verdichterzahnrad (CG1) in dem Getriebegehäuse (GC) miteinander im Eingriff stehen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Antriebswellenachse (DSX) und die erste Verdichterwellenachse (DSX1) schräg oder senkrecht zueinander angeordnet sind. Gear turbo compressor (IGC) comprising - at least one drive shaft (DS) at least one first compressor shaft (CS1) of a first compressor (C1), at least one transmission housing (GC), at least one first compressor impeller (CI1) of the first compressor (C1), at least one first compressor housing (CC1) of the first compressor (C1), at least one first drive gear (DG1), at least one first compressor gear (CG1) of the first compressor (C1),
wherein the drive shaft (DS) extends along a drive shaft axis (DSX),
wherein the first compressor shaft (CS1) extends along a compressor shaft axis (CSX1),
wherein the first compressor impeller (CI1) is mounted on the first compressor shaft (CS1) coaxial with the first compressor shaft axis (CSX1),
wherein the first compressor gear (CG1) is disposed on the first compressor shaft (CS1) coaxial with the first compressor shaft axis (CSX1),
wherein the first drive gear (CG1) is arranged on the drive shaft (DS) coaxial with the drive shaft axis (DSX),
wherein the first drive gear (DG1) and the first compressor gear (CG1) are engaged with each other in the transmission case (GC),
characterized in that
the drive shaft axis (DSX) and the first compressor shaft axis (DSX1) are arranged obliquely or perpendicular to each other. Getriebeturboverdichter (IGC) nach Anspruch 1,
wobei der Getriebeturboverdichter (IGC) mindestens eine erste Verdichterwelle (CS1) und eine zweite Verdichterwelle (CS2) eines zweiten Verdichters (C2), ein erstes Verdichterlaufrad (CI1) und ein zweites Verdichterlaufrad (C2) des zweiten Verdichters (C2), ein erstes Verdichtergehäuse (CC1) und ein zweites Verdichtergehäuse (CC2) des zweiten Verdichters (C2), das erste Verdichterzahnrad (CG1) und ein zweites Verdichterzahnrad (CG2) des zweiten Verdichters (CG2) umfasst und eine zweite Verdichterwellenachse (CSX2) der zweiten Verdichterwelle (CS2) senkrecht oder schräg zu der Antriebswellenachse (CSX) angeordnet ist.Transmission turbo-compressor (IGC) according to claim 1,
wherein the transmission turbo-compressor (IGC) comprises at least a first compressor shaft (CS1) and a second compressor shaft (CS2) of a second compressor (C2), a first compressor wheel (CI1) and a second compressor wheel (C2) of the second compressor (C2), a first compressor housing (CC1) and a second compressor housing (CC2) of the second compressor (C2), the first compressor gear (CG1) and a second compressor gear (CG2) of the second compressor (CG2) comprises and a second compressor shaft axis (CSX2) of the second compressor shaft (CS2) is arranged perpendicular or oblique to the drive shaft axis (CSX). Getriebeturboverdichter (IGC) nach Anspruch 2,
wobei der Getriebeturboverdichter (IGC) mehr als zwei Verdichter (C1, ..., Cn) umfasst, mit jeweils einer Verdichterwelle (CS1, ..., CSn), einem Verdichterlaufrad (CI1, ..., CIn), einem Verdichtergehäuse (CC1, ..., (CCn) und einem Verdichterzahnrad (CG, ..., CGn).Transmission turbo-compressor (IGC) according to claim 2,
wherein the transmission turbo-compressor (IGC) comprises more than two compressors (C1, ..., Cn), each having a compressor shaft (CS1, ..., CSn), a compressor impeller (CI1, ..., CIn), a compressor housing ( CC1, ..., (CCn) and a compressor gear (CG, ..., CGn). Getriebeturboverdichter (IGC) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei mindestens eine Paarung eines
Verdichterzahnrades (CG, ..., CGn) mit einem Antriebszahnrad (DG, ..., DGn) als Kegelradgetriebe (BG1, ..., BGn) ausgebildet ist.Transmission turbo-compressor (IGC) according to at least one of claims 1 to 3,
wherein at least one pairing of a
Compressor gear (CG, ..., CGn) with a drive gear (DG, ..., DGn) as a bevel gear (BG1, ..., BGn) is formed. Getriebeturboverdichter (IGC) nach Anspruch 4,
wobei die Kegelräder des Kegelradgetriebes (BG1, ..., BGn) als Gerade verzahnt, schräg verzahnt oder bogenverzahnte Kegelräder ausgebildet sind.Transmission turbo-compressor (IGC) according to claim 4,
wherein the bevel gears of the bevel gear (BG1, ..., BGn) toothed as a straight line, helically toothed or beveled bevel gears are formed. Getriebeturboverdichter (IGV) nach Anspruch 5,
wobei die Kegelräder des Kegelradgetriebes (BG1, ..., BGn) als Hypoidkegelräder ausgebildet sind und die Verdichterwellenachse (CSX1, ..., CSXn) und die Antriebswellenachse (DSX) einen räumlichen Abstand (DIST) zueinander aufweisen.Transmission turbo compressor (IGV) according to claim 5,
wherein the bevel gears of the bevel gear (BG1, ..., BGn) are formed as Hypoidkegelräder and the compressor shaft axis (CSX1, ..., CSXn) and the drive shaft axis (DSX) have a spatial distance (DIST) to each other. Getriebeturboverdichter (IGC) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Antriebswelle (DS) mittels mindestens drei Radiallagern (RB1, RB2, RB3) gelagert ist.Transmission turbo-compressor (IGC) according to at least one of the preceding claims 1 to 6,
wherein the drive shaft (DS) by means of at least three radial bearings (RB1, RB2, RB3) is mounted. Getriebeturboverdichter (IGC) nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7,
wobei an einigen Kegelrädern der Kegelradgetriebe (BG1, ..., BGn) Rückseiten (BS) von Verzahnungsregeln (PC) als Axiallager (AX) ausgebildet sind.Transmission turbo-compressor (IGC) according to at least one of claims 4 to 7,
wherein at some bevel gears of the bevel gear (BG1, ..., BGn) back sides (BS) of Verzahnungsregeln (PC) are designed as thrust bearings (AX). Getriebeturboverdichter (IGC) nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8,
wobei ein Abstand eines ersten Radiallagers (RBC1) für eine Verdichterwelle (CS1, ..., CSn) in Richtung der jeweiligen Verdichterwellenachse (CSX1, ..., CSXn) von einer mittleren Krafteinleitungsebene radialer Verzahnungskräfte des entsprechenden Verdichterzahnrades (CG1, ..., CGn) auf der Seite der Verzahnung des Kegelrades des Kegelradgetriebes (BG1, ..., BGn)mindestens genauso groß ist, wie der axiale Abstand der Krafteinleitungsebene zu einem zweiten Verdichterwellenradiallager (RBC2) auf der von der Verzahnung abgewendeten Seite.Transmission turbo-compressor (IGC) according to at least one of claims 4 to 8,
wherein a distance of a first radial bearing (RBC1) for a compressor shaft (CS1, ..., CSn) in the direction of the respective compressor shaft axis (CSX1, ..., CSXn) from an average force introduction plane radial Verzahnungskräfte of the corresponding compressor gear (CG1, ... , CGn) on the side of the toothing of the bevel gear of the bevel gear (BG1, ..., BGn) is at least as large as the axial distance of the force introduction plane to a second compressor shaft bearing (RBC2) on the side facing away from the toothing side. Getriebeturboverdichter (IGC) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei die Antriebswelle (DS) an einem von einem Antrieb (DR) angewendeten Wellenende einen Antriebswellenverdichter (DSC) trägt.Transmission turbo-compressor (IGC) according to at least one of claims 1 to 9,
wherein the drive shaft (DS) carries a drive shaft compressor (DSC) at a shaft end applied by a drive (DR). Getriebeturboverdichter (IGC) nach Anspruch 10,
wobei der Antriebswellenverdichter (DSC) einen Axialschub im Betrieb erzeugt und mindestens eine Paarung aus einem Antriebszahnrad (DGi) und einem Verdichterzahnrad (CGi) axial derart angeordnet ist, dass ein Axialschub aus Verzahnungskräften dem Axialschub aus dem Antriebswellenverdichter (DSC) dem entgegenwirkt.Transmission turbo-compressor (IGC) according to claim 10,
wherein the drive shaft compressor (DSC) generates an axial thrust during operation and at least one pair of a drive gear (DGi) and a compressor gear (CGi) is arranged axially such that an axial thrust of gear forces the axial thrust from the drive shaft compressor (DSC) counteracts. Getriebeturboverdichter (IGC) nach mindestens Anspruch 6 und bevorzugt nach zusätzlich mindestens den Ansprüchen 1 bis 5, 7 bis 11,
wobei der Getriebeturboverdichter (IGC) in einer Betriebsaufstellung eine im Wesentlichen Horizontalausrichtung der Antriebswelle (DS) aufweist,
wobei mindestens eine Verdichterwellenachse (CSXi) oberhalb oder unterhalb der Antriebswellenachse (DSX) verläuft.Gear turbo compressor (IGC) according to at least claim 6 and preferably additionally according to claims 1 to 5, 7 to 11,
wherein the transmission turbo-compressor (IGC) has a substantially horizontal orientation of the drive shaft (DS) in an operational setup,
wherein at least one compressor shaft axis (CSXi) extends above or below the drive shaft axis (DSX). Getriebeturboverdichter (IGC) nach Anspruch 12,
wobei mindestens eine Verdichterwelle (CSi) sich mit beiden Wellenenden aus dem Getriebegehäuse (GC) heraus erstreckt und an beiden Wellenenden das Laufrad (CIi) einen Verdichter (Ci) trägt.Transmission turbo-compressor (IGC) according to claim 12,
wherein at least one compressor shaft (CSi) with both shaft ends of the gear housing (GC) extends out and at both shaft ends, the impeller (CIi) carries a compressor (Ci). Getriebeturboverdichter (IGC) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13,
wobei der Getriebeturboverdichter (IGC) parallel zu einer gegenüber der Antriebswelle (DS) schräg oder senkrecht gestellten und von der Antriebswelle (DS) angetriebenen Verdichterwelle (CSi) eine mindestens zusätzliche zu der Antriebswelle (DS) parallel ausgerichtete Verdichterwelle (CSi) aufweist, die von der angetriebenen und zu der Antriebswelle (DS) schräg gestellten Verdichterwelle (CSi) mittels eines Stirnradgetriebes (FGC) angetrieben wird.Transmission turbo-compressor (IGC) according to at least one of claims 1 to 13,
wherein the gear turbo compressor (IGC) parallel to a relative to the drive shaft (DS) obliquely or perpendicularly driven by the drive shaft (DS) compressor shaft (CSi) has at least one additional to the drive shaft (DS) parallel aligned compressor shaft (CSi), of the driven and to the drive shaft (DS) inclined compressor shaft (CSi) by means of a spur gear (FGC) is driven. Anordnung mit einem Getriebeturboverdichter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14,
wobei ein Antrieb (DR) direkt ohne Zwischengetriebe (IG) die Antriebswelle (DS) antreibt.Arrangement with a gear turbo compressor according to at least one of claims 1 to 14,
wherein a drive (DR) directly without intermediate gear (IG) drives the drive shaft (DS). Anordnung nach Anspruch 15,
wobei zwischen dem Getriebeturboverdichter (IGC) und dem Antrieb (DR) ein zusätzlicher Einwellenverdichter oder Axialverdichter Bestandteil der Antriebswelle (DS) ist.Arrangement according to claim 15,
wherein between the Getriebeturboverdichter (IGC) and the drive (DR) an additional single-shaft compressor or axial compressor is part of the drive shaft (DS). Getriebeturboverdichter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14,
wobei das Getriebegehäuse (GC) mindestens drei Teilgehäuse aufweist, die von mindestens zwei Teilfugen mit im Wesentlichen horizontaler Streckung voneinander getrennt sind, wobei ein Getriebegehäuseunterteil (GCUT) von einem Getriebegehäusemittelteil (GCMT) mit einer ersten Teilfuge (SPP1) getrennt ist und das Getriebegehäusemittelteil (GCMT) von einem Getriebegehäuseoberteil (GCOT) mittels einer zweiten Teilfuge (SPP2) getrennt ist.Transmission turbo compressor according to at least one of claims 1 to 14,
wherein the transmission housing (GC) has at least three sub-housings which are separated from each other by at least two part-joints with a substantially horizontal extension, a transmission housing lower part (GCUT) being separated from a transmission housing middle part (GCMT) by a first parting line (SPP1) and the transmission housing middle part (GCUT) GCMT) is separated from a transmission housing upper part (GCOT) by means of a second parting line (SPP2).

Images