CH380283A - Wellenabdichtung - Google Patents

Description

      Wellenabdichtung       Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellenab  dichtung für eine Turbomaschine     kompressibler    Ar  beitsmedien mit einer flüssigkeitsgeschmierten La  gerung für die Welle und einem Kreislaufsystem  für das Schmiermittel.  



  Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, bei  derartigen Turbomaschinen zu verhindern, dass das  die Maschine durchsetzende     kompressible    Arbeits  medium nach der Lagerseite längs der Welle in un  kontrollierbarer Weise austritt, so dass es für den  weiteren Prozess verlorengeht, und anderseits gleich  zeitig zu vermeiden, dass Schmiermittel, beispiels  weise Öl, aus der Lagerung in die Turbomaschine  einströmt.  



  Die     erfindungsgemässe    Wellenabdichtung ist ge  kennzeichnet durch einen die Welle ringförmig um  gebenden Druckraum, der mit dem Wellenlager direkt  in Verbindung steht und durch dieses mit Schmier  mittel versorgt wird, welches einen höheren Druck  als derjenige auf der Gasseite der Wellenabdichtung  aufweist, und eine diesen Druckraum mit einem     Ab-          strömkanal    verbindende Drosselstelle und eine zur  Abführung der durch die Drosselstelle strömenden       Schmiermittelmenge    dienende     Dosierpumpe,    deren       Absaugmenge    so bemessen ist,

   dass gleichzeitig mit  dem Schmiermittel eine bestimmte Menge des Gases  aus dem     Druckgasraum    der Turbomaschine durch  einen in den     Abströmkanal    mündenden Engpass mit  abgezogen wird, und ferner durch eine nach der       Dosierpumpe    angeordnete Trennvorrichtung zur Zer  legung des     Schmiermittel-Gas-Gemisches    in Schmier  mittel und Gas.  



  Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung  besteht darin, dass der Druckraum als Ringnut im  Lagerkörper ausgebildet ist, wobei zwischen dem  Druckraum und dem     Abströmkanal    ein Verbin  dungskanal für die abströmende     Schmiermittelmenge       durch den von dem Lagerspiel geformten, die Welle  ringförmig umschliessenden Spalt gebildet ist.  



  Vorteilhaft wird auf der Welle, wo sie den     Ab-          strömkanal    durchsetzt, ein Spritzring für das durch  die Drosselstelle aus dem Druckraum entströmende  Schmiermittel angeordnet, der derart ausgebildet ist,  dass das Schmiermittel in den     Abströmkanal        abgeschleu-          dert    wird. Eine     andere    Möglichkeit besteht darin, die  Welle selbst, wo sie den     Abströmkanal    durchsetzt,  mit einem Bund zu versehen, der eine Spritzkante  für das aus dem Druckraum austretende Schmier  mittel aufweist.  



  Eine zweckmässige Ausführungsform des Ab  strömungskanals besteht darin, dass er als ein in  einem gewissen Abstand um das Lagergehäuse an  geordneter Ringraum ausgebildet ist, an den eine  zu der     Dosierpumpe    führende     Abströmleitung    an  geschlossen ist. Der im     Schmiermittelkreislauf    an  geordnete Speicherbehälter für das Schmiermittel  steht stets unter einem niedrigeren Gasdruck als  derjenige an der Gasseite der Wellenabdichtung.  Beispielsweise kann er unter Atmosphärendruck  stehen. Vorteilhaft ist es, auch den Speicherbehälter  gasseitig an eine Stelle im Strömungsweg des Ar  beitsmediums anzuschliessen, wobei in ihm über dem  Niveau des Schmiermittels ein Gaspolster aus dem  Arbeitsmedium selbst gebildet wird.  



  Der im     Schmiermittelkreislauf    für den Druck  raum erzeugte höhere Druck wird vorteilhaft mit  tels eines     Überströmventils    aufrechterhalten, das in  einer an den Speicherbehälter angeschlossenen und  in die Einspeiseleitung des Schmiermittels münden  den Leitung angeordnet ist. Um zu gewährleisten,  dass auch bei etwaigen Druckvariationen auf der  Gasseite der Wellenabdichtung der Druck des  Schmiermittels im Druckraum stets um einen kon  stanten Betrag höher als der     Druck    auf der Gas-      Seite ist, besteht eine vorteilhafte Weiterbildung der  Erfindung darin, dass in der Einspeiseleitung für  das Schmiermittel eine     Druckregeleinrichtung    ange  ordnet ist.

   Weiterhin ist es zweckmässig, durch An  ordnung einer     Beimischregeleinrichtung    zwischen der  Einspeiseleitung der     Abdichtvorrichtung    und der       Dosierpumpe    die Einstellung der von der Dosier  pumpe     zu    fördernden Gasmenge zu ermöglichen.  



  Einzelheiten ergeben sich aus der im folgenden  anhand der Zeichnung erläuterten Ausführungsbei  spiele.  



  Die     Fig.    1     zeigt    eine Turbomaschine mit einer  erfindungsgemäss ausgebildeten Wellenabdichtung in  schematischem Schnitt.  



  In der     Fig.    2 ist eine Ausführungsform gezeigt,  bei der der Druckraum im Lagerkörper selbst als  Ringnut ausgebildet ist.  



  In der     Fig.    1 wird die Turbomaschine, bei  spielsweise ein Turbokompressor oder auch eine  Expansionsturbine, die einen Teil einer nicht weiter  dargestellten Anlage, z. B. einer Kompressionskälte  anlage, bildet, von dem Arbeitsmedium durchsetzt.  Die Welle 2 der Turbomaschine ist auf zwei     öl-          geschmierten    Lagern 3 und 4 gelagert. Direkt an  das Lager 3 schliesst der ringförmige Druckraum 6  an.

   Dieser ist durch den Ringspalt 7 mit dem     Ab-          strömkanal    8 verbunden, der als ein um das Lager  gehäuse 9 angeordneter     Ringraum    ausgebildet ist  und an den eine zu der     Dosierpumpe    10, beispiels  weise eine Schraubenpumpe, führende     Abströmlei-          tung    11 für das     Schmiermittel-Gas-Gemisch    ange  schlossen ist.

   Der     Abströmkanal    8 ist auf der anderen  Seite durch einen Ringspalt 12 mit einem Kontroll  raum 13 verbunden, welcher seinerseits     mit    dem  Gasraum der Turbomaschine durch den von der  Welle und einer     im    Gehäuse der Turbomaschine  angeordneten     Labyrinthdichtung    14 gebildeten Eng  pass verbunden ist.  



  Die     Abströmleitung    11 führt nach der Dosier  pumpe 10 in einen Zyklon 12, an welchen eine  in einen Speicherbehälter 15 führende Leitung 16  für das gasförmige Arbeitsmedium mit einer der  Mengenmessung dienenden     Messblende    17 und eine  in den Speicherbehälter führenden Leitung 18 für  das Schmiermittel angeschlossen sind. Vor dem  Zyklon ist in der Einspeiseleitung 11 eine Drossel  blende 19 angeordnet. An den oberen Teil des  Speicherbehälters ist eine einen     Adsorptionsfilter    20  enthaltende Gasleitung 21     angeschlossen,    die z. B.  zu einer Stelle niedrigsten Druckes im Strömungs  weg des die Turbomaschine durchsetzenden Ar  beitsmediums führt.

   In der     Fig.    4 ist eine     variante     Ausführungsform dargestellt, die darin besteht, dass  das im Zyklon abgetrennte Gas direkt in die vom  Arbeitsmedium durchströmte Anlage an einer Stelle  entsprechenden Druckes eingespeist wird. In diesem  Falle ist der Zyklon nur     mit    der Leitung 18 mit  dem Speicherbehälter verbunden. Unter gleichem  Druck wie der Speicherbehälter steht auch das La  gergehäuse 9, das mit ersterem durch eine Rück-         laufleitung    22 für das Öl verbunden ist. An dem  unteren Teil des Speisebehälters ist eine Einspeise  leitung 23 für das Öl angeschlossen, in der eine  Pumpe 24, ein Kühler 25 und ein Filter 26 ange  ordnet sind.

   Von der Einspeiseleitung ist eine in  das Lager 4 führende Leitung 27 mit einer Dros  selblende 28 abgezweigt. Nach der Abzweigstelle ist  in der in das Lager 3 führenden Einspeiseleitung 23  eine     Druckregeleinrichtung    29 angeordnet. Die an  die Leitung 11 angeschlossene Steuerleitung für den  Druckregler ist mit 30 bezeichnet. Zur Ermöglichung  einer Einstellung hinsichtlich Aufteilung der     Gas-          und    der Ölmenge des von der     Dosierpumpe    zu för  dernden Gasgemisches ist zwischen der Leitung 23  und der Leitung 11 vor der     Dosierpumpe    eine ein  Regelventil 31 enthaltende Leitung 32 angeschlossen.  



  Zur Aufrechterhaltung des konstanten Öldruckes  in -der Einspeiseleitung ist an den Speicherbehälter  eine ein     überströmventil    33 enthaltende Leitung 34  angeschlossen, die vor dem Druckregler in die Ein  speiseleitung 23 mündet, so dass, sobald der Öldruck  in der Leitung 23 das gewünschte Mass überschreitet,  Öl über die Leitung 34 in den Speicherbehälter  zurückfliesst.  



  Die Funktionsweise der erfindungsgemäss ausge  bildeten Wellenabdichtung ist die folgende:  Aus dem Speicherbehälter 15 wird Öl mit einem  durch die     überströmregeleinrichtung    konstant gehal  tenen höheren Druck als der Druck auf der Gas  seite der     Abdichtvorrichtung    in das Lager 3 und  damit in den Druckraum 6 eingespeist. Damit der  Druck stets um einen konstanten Betrag höher als  derjenige auf der Gasseite der Abdichtung ist, wird  zusätzlich der Druckregler 29 angeordnet.

   Sein Kol  ben wird ausser von dem im     Abströmkanal    8 herr  schenden Druck vom Federdruck der ihn belastenden  Feder     beaufschlagt.    Von der     Dosierpumpe    wird aus  dem Druckraum durch den Ringspalt 7 eine gewisse  Ölmenge durch den     Abströmkanal    8 abgesaugt.  Zur Beeinflussung der Strömungsrichtung des Öles  ist die Welle 2, wo sie den     Abströmkanal    durch  setzt, mit einem Bund 40 versehen, der eine  Spritzkante 41 aufweist, so dass das auf sie aus  dem Ringspalt 7 auftreffende Schmiermittel infolge  der wirkenden Zentrifugalkräfte senkrecht zur Welle  in den     Abströmkanal    8 geschleudert wird     (Fig.    2).

    Eine andere Ausführungsform besteht darin, dass  auf der Welle ein     Spritzring    42 mit der gleichen  Funktion angeordnet ist     (Fig.    3).  



  Die Fördermenge der     Dosierpumpe    wird nun  so bemessen, dass gleichzeitig mit der Ölmenge eine  gewisse Menge Gas aus der Turbomaschine durch  den Engpass 12 von der     Dosierpumpe    mit abgezogen  wird. Der Kontrollraum 13 ist von aussen beispiels  weise durch ein lösbares     Verschlussstück    zu     Kon-          trollzwecken    zugänglich. Das     öl-Gas-Gemisch    wird  zur Trennung     in    Öl und Gas in den Zyklon 12  eingeleitet.

   Aus diesem strömt das Öl in den  Speicherbehälter zurück, während das ebenfalls in  den Speicherbehälter eingeleitete Gas aus diesem      durch die Leitung 21 zu weiteren Verwendungs  zwecken entnommen werden bzw., wie bereits an  gegeben, in die von dem Arbeitsmedium durch  strömte Anlage an eine entsprechende Stelle zurück  geführt werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Wellenabdichtung für eine Turbomaschine kom- pressibler Arbeitsmedien, mit einer flüssigkeitsge schmierten Lagerung für die Welle und einem Kreis laufsystem für das Schmiermittel, gekennzeichnet durch einen die Welle ringförmig umgebenden Druckraum, der mit dem Wellenlager direkt in Ver bindung steht und durch dieses mit Schmiermittel versorgt wird, welches einen höheren Druck als der jenige auf der Gasseite der Wellenabdichtung auf weist, und eine diesen Druckraum mit einem Ab- strömkanal verbindende Drosselstelle und eine zur Abführung der durch die Drosselstelle strömenden Schmiermittelmenge dienende Dosierpumpe,

   deren Absaugmenge so bemessen ist, dass gleichzeitig mit dem Schmiermittel eine bestimmte Menge des Gases aus dem Druckgasraum der Turbomaschine durch einen in den Abströmkanal mündenden Engpass mit abgezogen wird, und ferner durch eine nach der Dosierpumpe angeordnete Trennvorrichtung zur Zer legung des Schmiermittel-Gas-Gemisches in Schmier mittel und Gas. UNTERANSPRÜCHE 1. Wellenabdichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der ringförmige Druck raum an die der Turbomaschine zugekehrten Lager seiten angeschlossen ist. 2.

   Wellenabdichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Druckraum als Ringnut im Lagerkörper ausgebildet ist, wobei zwi schen dem Druckraum und dem Abströmkanal ein Verbindungskanal für die abströmende Schmiermit- telmenge durch den von dem Lagerspiel geformten, die Welle ringförmig umschliessenden Spalt gebildet ist. 3.

   Wellenabdichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass auf der Welle, wo sie den Abströmkanal durchsetzt, ein Spritzring für das durch die Drosselstelle aus dem Druckraum ent strömende Schmiermittel angeordnet ist, der derart ausgebildet ist, dass das Schmiermittel in den Ab- strömkanal abgeschleudert wird. 4.

   Wellenabdichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Welle, wo sie den Abströmkanal durchsetzt, einen Bund mit einer Spritzkante für das durch die Drosselstelle aus dem Druckraum entströmende Schmiermittel aufweist, die derart ausgebildet ist, dass das Schmiermittel in den Abströmkanal abgeschleudert wird. 5. Wellenabdichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass im Schmiermittelkreis- lauf ein Speicherbehälter für das Schmiermittel an geordnet ist, der unter Atmosphärendruck steht. 6.

   Wellenabdichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass im Schmiermittelkreislauf ein Speicherbehälter für das Schmiermittel angeordnet ist, in welchem ein Gaspolster aus dem Arbeitsme dium gebildet wird. 7. Wellenabdichtung nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter gas- seitig an eine Stelle im Strömungsweg des Arbeits mediums angeschlossen ist. B. Wellenabdichtung nach Unteranspruch 7, da durch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter gas- seitig an einen sich im Strömungsweg des Arbeits mediums befindlichen Gasometer angeschlossen ist. 9.

   Wellenabdichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Abströmkanal als ein üz einem gewissen Abstand um das Lagergehäuse angeordneter Ringraum ausgebildet ist, an den eine zu der Dosierpumpe führende Abströmleitung ange schlossen ist. 10. Wellenabdichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass als Trennvorrichtung für das Schmiermittel-Gas-Gemisch ein Zyklon dient, an den Leitungen für das Gas und das Schmiermittel in dem Speicherbehälter angeschlossen sind. 11.

   Wellenabdichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass als Trennvorrichtung ein Zyklon dient, an den eine in den Speicherbehälter führende Leitung für das Schmiermittel und eine zu einer Stelle entsprechenden Druckes in dem Strö mungsweg des Arbeitsmediums führende Leitung für das Gas angeschlossen sind. 12. Wellenabdichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zur Aufrechterhaltung eines konstanten Schmiermitteldruckes im Druck raum der Abdichtvorrichtung eine an den Speicher behälter angeschlossene und in die in den Druck raum führende Einspeiseleitung des Schmiermittels mündende Leitung mit einem Überströmventil ange ordnet ist. 13.

   Wellenabdichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass in der in die Abdicht- vorrichtung führenden Einspeiseleitung für das Schmiermittel eine Druckregeleinrichtung zur Auf rechterhaltung eines um einen konstanten Betrag höheren Druckes als derjenige des Gasdruckes auf der der Gasseite der Abdichtvorrichtung angeordnet ist. 14.

   Wellenabdichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der von der Dosierpumpe zu fördernden Gasmenge eine Beimischregeleinrichtung angeordnet ist, mittels der aus der Einspeiseleitung für die Abdichtvorrichtung Schmiermittel direkt in die Dosier-pumpe eingeleitet werden kann.