DE2048106A1

DE2048106A1 - Turbinen Kompressoraufbau

Info

Publication number: DE2048106A1
Application number: DE19702048106
Authority: DE
Inventors: Sotins Lawrenceville NJ Lambiris (V St A)
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1969-09-30
Filing date: 1970-09-30
Publication date: 1971-04-29
Also published as: NL7013891A; US3584973A; CA930308A; GB1300302A; CH517896A; JPS4818166B1; FR2062838A5; SE363880B

Description

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H₉. J2ic£arct Buffer-Jßörner 2 04 8106

PATENTANWALr DlPL-ING. R, MOLLER-BORNER PATENTANWALT D I P L,-1 N G. H A N S - H

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TEL. 0311 · 762907 · TELEGR. PROPINDUS ■ TELEX 0184057 TEL. 0811 -225585 . TELEGR. PROPINDUS · TELEX 0521244

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Ingersoll-Rand Company
New York, N.Y. / USA

Turbinen-Korapresaoraufbau

Die Erfindung betrifft einen Turbinen-Kompresaoraufbau mit einer dampfgetriebenen Antriebsturbine und einem Gaskompressor,

Turbinen-Kompressoren bekannter Art weisen überwiegend festliegende Gleitlager auf, die öl- oder fettgeechmiert' sind, Drucklager, welche ebenfalls öl- oder fettgeschmiert sind, Nassdichtungen an jeder Seite der Schaufelradkammer bzw. -kammern, Getriebe und/oder andere Kraftübertragungskupplungen zwischen der Antriebsturbine oder anderen Antriebsmaschinen und Kompressorschaufelradwelle, separate oder aussen angeordnete Wärmetauscher für die Vorkühlung (oder Zwischen- oder Nachkühlung) des komprimierten Gases und separate Schaufelräder, welche auf verschiedene Weise mit der Schaufelradwelle verbunden sind.

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Festgelegte Gleitlager und/oder gewöhnliche federgelagerte Lager, welche durch Öl und/oder Stopfbuchsenfett geschmiert werden, komplizieren die Veliendichtungs-Probleme dadurch, dass grosser Installations- und Anordnungsraum benötigt wird, ungewöhnlich starker Lagerverschleiss verursacht . wird und dadurch eine Tauglichkeit für die Verwendung an hochtourigen Wellen nicht vorteilhaft ist.

Bekannte Drucklager und/oder andere Druckausgleichseinrichtungen enthalten ähnliche Nachteile wie sie bei festliegenden Gleitlagern auftreten und vermehren die kon-

^ struktiven Probleme für eine hochtourige Kompressoreinheit.

Nassdichtungen sind nicht unzureichend, doch erfordert ihre Verwendung die Entwicklung eines Dichtungssystems auf der Basis von Öl oder anderen Flüssigkeiten, mit Leitungen, Pumpen, Vorratstanks für die Dichtungsflüssigkeit und ähnlichem. Gleichfalls muss fein zerstäubte Dichtungsflüssigkeit aus dem komprimierten Gas ausgeschieden werden. Derartige zusätzliche Trennanlagen / für die Bestandteile und strömendem Gas erhöhen die Kosten der Fabrikation sowohl als die der Wartung,

ψ Getriebe und/oder andere Arten von Kraftübertragungskupplungen erfordern üblicherweise eine grösse Anzahl von Gleitlagern und ebenso eine grössere Anzahl von anderen mechanischen Bestandteilen, welche Störungsund AbnutzungseinflUssen unterworfen sind, die durch das Nassdichtungssystem verursacht werden, beispielsweise festliegende Gleitlager, bekannte Drucklager usw.

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Diese erhöhen die Kosten der Herstellung und Reparaturen und reduzieren darüber hinaus die Zuverlässigkeit der gesamten Kompressoranlage·

Die Verwendung von zwischengeordneten oder nachgeordneten Wärmetauschern zwecks Kühlung erfordert die Anordnung von zwei oder mehr Einheiten, dem Kompressor und dem Wärmetauscher, wenn eine Anlage montiert wird und bringt die Probleme der Abmessungen und der Anlage der verbindenden Leitungen mit sich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Tnrbinen-Kompressoreinheit zu schaffen, welche die vorbeschriebenen Nachteile beseitigt und mittels sinnvoller Massnahmen eine neue und einheitliche Konstruktion eines hochtourigen, kompakten und wirtschaftlichen Turbinen-Kompressors vorsieht, welcher in einem Gehäuse den Turbinenantrieb, den Kompressor und den Nachkühler und/oder Zwischenkühler vorsieht, wenn der letztere zwischen diesen angeordnet sein soll« Weiter sollen in dem neuen Turbinen-Kompressor keine Nassdichtungen Verwendung finden und kleine "Leck-Anteile" des gasförmigen Mediums zum Abdichten der Anlage verwendet werden« Dabei soll es möglich sein, mehrere Kompressoren und Wärmetauscher als einzelnes, installierbar fertiges System anzuordnen·

Eine vorteilhafte Massnahme gemäss der vorliegenden Erfindung besteht aus der Verwendung von Kompressorgleitlagern, welche nur durch Gas geschmiert werden, welches durch die Anlage komprimiert ist· Diese Lager sind

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flexibel an den starren entsprechenden Auflagern angeordnet. Die Flexibilität kann dabei eingestellt werden, um ein dauerhaftes Lagerspiel zwischen dem Satz von Lagerflächen und den gelagerten Schwellenflächen zu garantieren. Innerhalb des Lagerspiels wird ein Film von komprimiertem Gas eingeführt, um die notwendige Schmierwirkung zu erzielen· Der Druck und die Temperatur des Gases innerhalb der Lagerschalen werden durch Steuereinrichtungen geregelt, zweckmässigerweise in Übereinstimmung mit den Voraussetzungen für eine dauerhafte und weiche Wirkung des Lagers·

Die Erfindung erstreckt sich auch auf Turbinendrucklager, welche sich selbst einstellen und einen ständigen oder vorübergehenden Ausgleich des axialen Schubs in entweder der normalen oder der entgegengerichteten Richtung vornehmen· Die Turbinendrucklager arbeiten in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit erhitztem Dampf« Ea können jedoch auch andere Gase für die Durchführung der Erfindung verwendet werden, falls dies erforderlich ist. Dampf ist das einzige Medium, welches die Kräfte zwischen den Drucklagern und den entsprechenden Rotorflächen überträgt und liefert die notwendige Schmierung für die Lagerflächen·

Eine andere vorteilhafte Massnahme gemäss der Erfindung besteht darin, dass ein Turbinenlaufrad vorgesehen ist, welches die erforderliche Fläche des Zusammenwirkens zwischen den Drucklagerflächen und dem Turbinen-Kompressorrotor ergibt. Ein einstellbares Lauf-Spiel zwischen dieser Fläche und den Drucklagerflächen ist dabei vorgesehen* Der das Spiel ergebende Raum ist mit

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einer gesteuerten Menge von strömendem überhitztem Dampf aufgefüllt, um die Schubkräfte des Rotors auf die Drucklager zu übertragen* Dieser Dampfstrom schmiert gleichfalls die Laufrad-Drucklager-Elächen.

Eine andere vorteilhafte Massnahme gemäas der Erfindung besteht darin, dass eine gesteuerte kleine Menge von "Leck-Gas" zwischen den Stufen verwendet wird, wie auch eine gesteuerte kleine äussere "Leck-Menge" des gasförmigen Mediums, um das unter Hochdruck stehende komprimierte Gas gegen die Niedrigdruck-Umgebung völlig abzudichten« Weiter kann das äussere "Leck-Gas" separiert, gefilter, gesäubert und anderen geeigneten Behandlungen unterworfen und zum Hauptgasstrom innerhalb einer geschlossenen Leitung zurückgeführt werden.

Die Erfindung weist weiterhin eine einstückig gearbeitete Welle mit derei Laufrädern auf. Diese Struktur schliesst separate Laufräder-Befestigungsvorrichtungen aus, verhindert Probleme, welche den Spannungsbereichen in den Befestigungsanordnungen entstehen und sieht eine Konstruktion vor, welche eine Welle mit hoher Rotationsgeschwindigkeit erlaubt, die zu höherer Kompressorwirtschaftlichkeit führt. Die einstückige Verarbeitung lässt auch eing Konstruktion mit einem geringen optimalen Spiel gegenüber der Ummantelung zu, welche in den feststehenden Teilen der Einheit gebildet wird.

Gleichfalls ist vorgesehen, die Turbine direkt mit der Laufradwelle zu kuppeln, um eine starre Rotoranordnung ohne Getriebe vorzusehen, die mit hoher Rotationsgeschwindigkeit arbeiten kann.

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Die Erfindung ermöglicht darüber hinaus eine kompakte Konstruktion der feststehenden Teile, welche wirksame Strömungskanäle für den überhitzten Dampf bilden, und zwar

a) um die turbine anzutreiben,

b) um Dampf zu den Drucklagern zu führen,

c) um einen alternativen Kanal für den Dampf zu den Drucklagern vorzusehen und daher eine erhöhte Zuverlässigkeit der Drucklagerwirkung zu erreichen, und

d) um einen Vorrat von Dampf für die Vorerwärmung wichtiger struktureller und rotierender Bestandteile für einen weichen Start der Einrichtung zu erlauben.

Die Erfindung führt weiter zu einer besonderen und kompaketen Konstruktion der tragenden Teile, welche wirksame innere Kanäle für den Strom des komprimierten Gases aus einem Einlass durch die Schaufeln des Rotors und anschliessend nach der Komprimierung durch den Kühler zum Auslass führen.

Der erfindungsgemässe Turbinenkompressor kann mittels einer erfindungsgemässen Konstsuktion verwendet werden, um eine Anzahl derartiger Anlagen unter Inanspruchnahme geringfügiger zusätzlicher Rohre oder anderer Leitungen zusammenzuschliessen und die zusammengefasste Anzahl mit einem gemeinsamen Steuersystem für das Starten, den normalen Betrieb und für das Abschalten bei Gefahr und Betriebsstörungen auszustatten.

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Ein Ausführungsbeispiel für den erfindungsgemässen Turbinen-Kompressoraufbau ist in den beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellt und wird anhand der nachstehenden Beschreibung im einzelnen erläutert, wobei sich aus Zeichnung und Beschreibung weitere vorteilhafte Massnahmen ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Turbinen-Kompressor* anlage gemäss der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Anlage, wobei die Vergrösserung den Turbinen-Kompressorgrenzbereich zeigt,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer aus sechs der erfindungsgemässen Turbinen-Kotnpre βsoranlagen bestehenden zusammengefassten Anlage,

Fig. k ein Schaltschema des Steuersystems gemäss der

Erfindung, welches für das Steuern des Betriebs der einzelnen Einheiten sowie des Gesamtsystems verwendet wird.

Wie aus den Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, besteht der Turbinen-Kompressor-aufbau 1 aus einem Kompressor 2 und einem Wärmetauscher 3, welche an der Kupplungsstelle k ■ittels Bolzen 5 und Muttern 6 zusammengeschraubt sind.

Der Austauscher 3 besteht aus einem Gehäuse 7 mit einem Endteil 8, das eine Gaseinlassöffnung 9 enthält. Der Austauscher 3 schliesst ein sich axial erstreckendes, mittig angeordnetes Einlassrohr 10 für die Zuführung

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des Gases zum Kompressor innerhalb einer dieses umgebenden Kühlkammer 11 ein. Öffnungen 12 sind im Gehäuse 7 angeordnet, um den Eintritt eines Kühlmittels sowie die Ableitung aus dem Wärmetauscher 3 zu gewährleisten.

Aus einer Öffnung 13 tritt das gekühlte, komprimierte Gas aus dem Wärmetauscher 3 aus, weährend eine Ringkammer Ik einen Gaseinlass in den Wärmetauscher 3 darstellt. Rohre 15 leiten das Gas durch die Kühlkammer 11.

Der neuartige Kompressor 2 weist beispielsweise drei Kompreseorstufen auft Erste Stufe 16, zweite Stufe 17 und dritte Stufe 18. Jede Stufe enthält ein Schaufelrad 19, 19', 19^N, welches mit einer Welle 20 in Kammern 21, 21*, 21" rotierbar ist. Zu jeder Seite jeder Kammer, bezogen auf die Achse der Welle, sind Labyrinthdichtungen 22, 23, Zk und 25 angeordnet. Die Dichtungen 22 bis 25 verwendet geringfügige Leck-Gasmengen und beseitigen im wesentlichen die Verbindung zwischen den Kammern 21, 21', 21" miteinander.

Eine Turbine 26 ist direkt mit der Welle 20 an der Befestigungsstelle 27 verbunden und trägt Schaufeln 28, die in einem Auslasskanal 29 rotieren. Düsen 30 richten fc den antreibenden Dampf, welcher von einer Einlassöffnung 31 zugeführt wird, auf die Schaufeln 28. D9T entspannte Dampf wird mittels eines Auslassgehäuses 32, einer Kammer 33 und einer Öffnung 3k abgeleitet.

Die Welle 20 weist eine doppelte Labyrinthdichtung 35 am Dampfeinlassende derselben auf. Die Dichtung 35 i·* mit diagonalen Kanälen 36 versehen, welche nach innen zu mit einer ringförmigen Leckkammer 37 und nach aussen hin mit Rücklaufleitungen 38 und 39 verbunden sind, die

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im Gehäuseboden 40 angeordnet sind. Die Dichtung 35 ist ebenfalls in einem Abstand von einem dampfgetragenen Druckring 41 angeordnet. Der Ring 41 liegt zwischen den Flächen der Turbine 26, an einer axialen Seite derselben und einem fest angeordneten Schleifring 42, an der anderen Seite der Turbine 26. Der Spalt zwischen dem Ring und der Dichtung 35 stellt eine dampfgefederte, eingezogene, ringartige Kammer 43 dar, innerhalb der der Ring 41 Bewegungen relativ zur Achse der Welle 20 aueführen kann.

Die Ringe 41 und 42 haben kleine, sich axial erstreckende Bohrungen 44, welche mit Drucklagerdampf über ein System von Leitungen 45 bid 52 beaufschlagt werden. Die erste Leitung 45 öffnet ausserhalb des Bodens 40· Der zugeführte Drucklagerdampf kontert den restlichen Schub der Stufen 16 bis 13 und schafft einen dünnen Dampffilm zwischen der Turbine 26 und den Ringen 41 und 42· Gleichfalls schwimmt oder schwebt der Ring 41 in dent zugeführten Drucklagerdampf relativ zur Fläche der Turbine 26, der der Ring zugekehrt ist. Entspannter Drucklagerdampf wird durch Radialkanäle 53 zurückgeführt, welche radial durch die Ringe 4t und 42 ge&ohrt sind..

Gleitlager 54 an einem beliebigen Ende der Welle 20 sind nachgiebig abgestützt, um die Bewegung in Abhängigkeit von der Wellenexzentrizität derselben zu verwenden, und zwar durch einstellbare, federbelastete Dämpfer 55·

Ein elektrischer Drehzahlmesser 56 ist an einem Ende der Welle 20 angeordnet und durch nicht in Fig· 1 dargestellte Einrichtungen mit einem Steuerpult gekuppelt

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(nicht dargestellt, welches automatisch die Menge der Dampfzuführung regelt. Weiter sind verstellbare Adjustierdüwel 57 in Vertiefungen in den Stufenwänden 58, 58* angeordnet, um das Spiel zwischen den Schaufeln und den Wänden einstellen zu können»

In Fig. 3 sind sechs Turbinen-Kompressoren zu einem "Bündel" zusammengefasst. Sine angeflanschte Danrpfhauptleitung 59 erstreckt sich aus einer geschlossenen, kreisförmigen Kreisleitung 6O für die gleichmäßige Verteilung des Dampfes durch diese und zu den sechs angeschlossenen Dampfzuleitungen 6i. Ein .Abgasdom 62 nimmt den verbrauchten Dampf aus des einzelnen Einheiten über die Dampfableitungen 63 auf und führt diese zu einer angeflanschten Hauptabdampfleitung 64.

Eine gemeinsame Haupt-Gaseinlassleitung 65 zum Zuführen des Gases zu einer ersten Kompressoreinheit 66 speist letztlich das gesamte System. Dies geschieht dadurch, dass die erste Einheit 66 das komprimierte Gas über eine Verbindungsleitung 67 zu einer nachgeordnet en Einheit 68 führt. Weitere Verbindungsleitungen 67t insgesamt fünf, kuppeln die hintereinander angeordneten Einheiten in Serie fortlaufend an die vorgeordnete· LetzfLich wird das komprimierte Gas des "Bündels" aus der Verdichtungsauslassleitung 69 der sechsten Kompressoreinheit 70 abgeleitet.

Die Temperatur und der Druck des zugeführten Dampfes für jede Einheit ist durch Messgerätanschlüse» 71 messbar, von denen nur zwei für die SignalVerbindung zu optischen Anzeigeinstrumenten gezeigt sind, welche letzteren in Zusammenhang mit der Fig. k erläutert

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werden. Weiter ist »in Paar von gegenüber angeordneten T-Stücken 72 vorgesehen, die über ein drittes T-Stück 73 gekuppelt sind, welches die Verbindung des Einlasses der Einheit 66 mit dem Au&ass der Einheit 70 herstellt. Diese Bahn ist normalerweise durch ein Ventil 7*l·, welches im Zusammenhang mit der Fig. 4 erläutert wird, geschlossen. Bas Ventil Jk kann betätigt werden, um einen Bypass zu schaffen und das Gas in die Einheit 66 zurückzuführen.

Eine Turbinen-Kompressoranlag» und -Zusammenfassung gemäss der Erfindung erfordert ein Gesamtkontrollsystem, welches gewährleistets

a) einen weichen Start und einen normalen Betrieb,

b) eine schnelle Reaktion bei Betriebsstörungen, welche eine sichere und angerbrachte Unterbrechung der Betriebszeit der Einheit gewährleistet, und

c) eine automatische Ermittlung und Anzeige der Störungsquellen zwecks schneller Wiederinstandsetzung und Wiederaufnahme des Normalbetriebes.

Die schwerwiegendste Situation für die Anlage entsteht, wenn irgendeiner der sechs Turbinenrotoren der Turbinen-Kompressoren überdreht wird. Derartige Übergeschwindigkeit kann aus einem plötzlichen Ausbleiben des Einlassgases für die Turbinen-Kompressoren entstehen, wahrend die Zufuhr von Dampf zu den Turbinen in normaler Menge anhält. Da die Überlastung in der Turbine und in den Kompressorscheiben oder Rotoren berücksichtigt werden muss, darf die Übergeschwindigkeit nicht 5 $ bis der normal vorgesehenen Geschwindigkeit jedes Kompressors überschreiten.

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Eine andere nachteilige Situation, welche vermieden werden muss, ist die Einführung von Gas in das Dampfsystem. Eine wirksame Kontrolle, welche den Dichtungsentlüftungsdruck am Turbinenende jeder Einheit überwacht, ist daher notwendig· Der Druck muss unterhalb des Dampfturbinengegendrucks während des normalen Betriebs liegen. Ein Eindringen von Gas in den Dampfstrom kann Wasserstoff-Brüchigkeitsstörungen (Sprungbildung) im Material des hochbelasteten Turbinenrotors erzeugen und die Gefahr einer Explosion im Dampfableitungssystem hervorrufen, insbesondere dann, wenn die Leckmenge des Gases ansteigt.

Während des Anlaufens der Einheit ist es erforderlich, die innerhalb der Einheit eingekapselte Luft abzuleiten. Dies kann durch Verwendung einer Vakuumpumpe geschehen, oder durch das Speisen mit Stickstoff oder anderem inertem Gas. Ein weicher Übergang vom Stickstoff zum zugeführten Gasstrom ist dann erforderlich, wenn gefahrbringende Bedingungen verhindert werden sollen. Diese bestehen, wenn eine Mischung von Luft und dem zugeführten Gas innerhalb der Anlage vorhanden ist.

Während der normalen oder der Gefahr-Betriebsunterbrechungen muss eine genaue Folge des Absperrens von Dampf zugeführten Gasen beachtet werden, um während dieses Vorgangs Beschädigungen der Teile zu vermeiden. Unmittelbar nach dem die Anlage nach einer Betriebsunterbrechung stillsteht, müssen alle Einheiten abgesaugt oder mit Stickstoff gefüllt werden, um die Explosionsgefahr innerhalb des leeren Systems zu beseitigen.

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Das Kontrollsystem gemäss der Erfindung, welches allen unvorhersehbaren Situationen gerecht wird, ist unterteilt in*

eine DampfStromkontrolle,

eine Kontrolle des komprimierten Gases, und

eine Hilfsstromkontrolle·

Diese einzelnen Sektionen der Einrichtung werden in der

nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. k erläutert, welche die Kontrollanlage schematisch zeigt·

Die Kontrolleinrichtung sieht Einrichtungen für die Handhabung des Dampfes, des dichtenden Gases, des komprimierten Gases und des Kühlmittels vor und enthält die Dampfhauptleitung 59» mit welcher ein Thermometer 151 und ein Manometer 152 gekuppelt sind. Das Thermometer 151 und das Manometer 152 erlauben das optische Ablesen der Bedingungen im Dampf, welcher dem System zugeführt wird. Der Bruch in der Dampf hauptleitung 59 kennzeichnet die Verbindung des gemeinsamen Einlasses zu den verschiedenen Einheiten des Turbinen-Kompressor-Bündels. Ein luftgesteuertes elektromagnetisches Drosselventil 153 wird durch eine Luftleitung 154 beaufschlagt und weist elektrische Leitungen 155 für den Elektromagneten auf« Der Dampfeinlass am entsprechenden Zweig weist ebenfalls ein gesondertes Thermometer 156 sowie einen Druckmesser 157 auf, welche mit der Dampfleitung verbunden ist· Diese Anzeigegeräte werden durch die Messgerätanschlüsse 71 (Fig. 3) betätigt. Die Turbine 26 nimmt den Dampf auf, aus welchem die Antriebskraft

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entstammt und der Dampf wird von dort in die einzelnen Dampfableitungen 63 geleitet· Die Leitungen 63 sind ebenfalls mit Thermometern I6I für das Ablesen der Temperatur des Abdampfes ausgestattet« Jeder Leitung 63 weist ebenfalls ein Magnetventil auf, das innerhalb der Leitung zwecks Kontrolle des Volumens des Abgases angebracht ist. Das Ventil 162 ist durch eine Steuerleitung 163 signalgesteuert· Eine angrenzend angeschlossene Kontrolleitung 164 führt einen Teil des Abdampfes einem pneumatisch anzeigenden Steuergerät I65 am. Dieses Steuergerät ist vorgesehen· um die Dampf menge, welche durch die Leitung 63 strömt und Drosselsignale an das

fc Ventil 162 über die Leitung I63 abgibt, zu variieren. Ebenfalls ist dem Dampfkontrollsystem ein Drehzahlmesser 56 für das Messen der Drehzahlen der Welle zugeordnet. Der Drehzahlmesser 56 misst die Frequenz der Wellenrotation und überträgt diese auf einen die Frequenz in Spannung umsetzenden Wandler I67 über die Leitung 172. Der Wandler 16? führt eine elektrische Spannung oder ein Signal zu einem elektrisch anzeigenden Steuergerät 168. Dieses führt das Signal zu einem Alarmgerät I69, einem Relais 170 und anschliessend zu einem Betriebsunterbrechungsgerät I7I. HmT Betrieb dieser Bestandteile bewirkt das Stillsetzen der Anlage, wenn die Wellendrehzahl über eine bestimmte Zeitperiode

™ überhöht ist. Ebenfalls führen diese Bestandteile ein Signal bezüglich der Wellendrehzahl zu einem Gleichheitsprüfer 174, welcher dieses mit dem Dampfstrom am Einlass vergleicht und das Ventil 153 veranlasst, den Dampfeintritt zu drosseln, falls dies notwendig ist.

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Zusätzlich kann ein nicht dargestelltes Wellen-Überdrehzahl- Steuersystem vorgesehen werden, um nur die Drehzahl der Welle au überwachen und beim Überschreiten derselben eine vorgesehene Betriebsunterbrechung herbeizuführen. Diese Möglichkeit schliesst die Verwendung von ähnlichen Bestandteilen ein, wie sie beschrieben sind, doch ist diese einfacher insofern, als das Dampfeintrittsvolumen durch das Ventil 153 nicht reguliert wird·

Das in Fig. 4 schematisch dargestellte Schaltschema entspricht einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und sieht einen Taster 175 vor, welcher die Abweichungen der Kompressor-Turbinen-Welle misst. Der Taster 175 liefert ein Signal an ein elektronisches Anzeigegerät 176, welches seinerseits mit einem Tasteralarmgerät 169, einem Relais I70 und einem Betriebsunterbrechungs> gerät 171 verbunden ist, wobei die Funktion *er aufgezählten Bestandteile die gleiche ist, wie die gleichbezeichneten Bestandteile, die vorher beschrieben wurden, ausgenommen,dass diese auf Abweichungen von vertretbaren Ausschlagparametern der Welle ansprechen·

Gas wird den Lageraufnahmen zugeführt, um damit ein "Schmiermittel", beispielsweise Trockengas als Schmiermedium zwischen der Schale der Lager 5k und der Welle 20 vorzusehen. Das Kontrolleyeton sieht Einrichtungen für die überwachung des Schmier-Gas-Druckes vor, während dieses für Schmierzwecke den Lagern 54 und zum Abdichten der Kompressorstufen 16 bis 18 zugeführt wird·

Ein Dichtungsgaseinlass 177 sieht die Zufuhr von Gas für die Zuleitung zu den Lageraufnahmen und den Dich-

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tungen dee Kompressors zu einem Ventil 178 vor. Eine Messleitung 179 iet n»i* einer Hauptleitung 180 verbunden} von der eine Zweigleitung 181 abzweigt und die zwei Kompressor-Gas-Injektionsleitungen 182 und 183 aufweist» Der Kompressor 2 erhält sein Dichtungsgas und das Leckgas strömt vom Kompressor in die Leitung 185 zwecks Ableitung desselben» Rücklaufleitungen 38 und 39 (Fig. 2) stehen in Verbindung mit einer Rücklaufleitung 185» Ein Thermometer 186 ist in der Leitung 185 zwecks Ablesens der Temperatur im abgeführten Dichtungegas angeordnet. Ein Druckschalter 187 ist ebenfalls mit der Leitung 185 verbunden sowie mit einem Alarmgerät I69» einem Relais 170 und einem Betriebsunterbrechungsgerät 171. Auch in diesem Fall, wenn die Lagerschalenaufnahmen-Drücke oder -Temperaturen oder der Gasdichtungsdruck oder die entsprechenden Temperaturen von den vertretbaren Parametern abweichen und einer automatischen korrigierenden Einstellung durch das ffrerät 165 und das Ventil I78 am Einlass und Ausgang der Dichtungsgaszuleitungen widersteht, tritt automatisch eine Betriebsunterbrechung für das System ein. Einer oder beide der Schalter 187, der Alarmgeräte 169 und der Relais 179 betätigt das Betriebsunterbrechungsgerät 171» um die gesamte Anlage anzuhalten.

Das Kontrollsystem schliesst auch die Zuleitung 189 für das komprimierte Gas ein. die dieses zum Kompressor 2 führt und an welche Druck- und Temperaturmesser angeschlossen sind. Die Verdichtungsgasleitung 192 führt das komprimierte Gas vom Kompressor 2 durch ein Rückschlagventil 193» Eine Rücklaufleitung 194,

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bestehend aus den T-Stücken 72 und 73 (Fig. 3)» ist für die Rückführung des Auelassgases in den Kompressor vorgesehen, wenn, beispielsweise beim Anlassen desselben, der Turbinen-Kompressor noch nicht ausreichende Geschwindigkeit erreicht hat, um das Gas ausreichend zu komprimieren. Dies wird durch das Ventil 7^ und das angeschlossene pneumatisch anzeigende Steuergerät bewirkt. Das Steuergerät 165 ist durch nicht dargestellte Anschlüsse mit einem Steuergerät 165* gekuppelte Demzufolge drosselt das an das letztere angeschlossene Ventil 168 den Einlass, bis das rückgeführt· Gas ausreichend komprimiert ist. Dementsprechend öffnet das pneumatisch anzeigende Steuergerät 165, welches mit der Rücklaufleitung 1°Λ verbunden ist, das zugeordnete Ventil 74, um die Gasrückführung zu ermöglichen, während das Steuergerät 165 und das zugeordnete Ventil 178 in der Verdichtungsgasleitung 192 diese Leitung geschlossen hält.

Der Wärmetauscher 3 oder der Kühler erhält sein Gas durch diesen hindurch, wie es im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschrieben wurde und weist eine Kühlmitteleinlassleitung I96 und eine Auslassleitung 197 für die Durchführung des Kühlmittels auf. Die Leitung 196 hat ein Hand-Drosselventil 198, ein optisch ablesbares Temperaturmessgerät 199 und einen Strömungsmesser 200.

Das Kontrollsystem schliesst die Verwendung eines Steuerstandes (nicht dargestellt) ein, wobei verschiedene optisch anzeigende Geräte, die Tastalarmgeräte, pneumatisch anzeigende Steuergeräte und die

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Betriebsunterbrechungsgeräte überwacht werden können. In der Praxis sind die verschiedenen Zeitschaltgerät© in einer einzigen Einheit salt verschiedenen Zuleitungen vereinigt. Ebenso können die Regler in einer ein-

die

zigen Einheit zusammengefasst werden, die verschiedenen Parameter des Systems zu liberwachen ermöglicht. Xn Fig. 1 ist die Anordnung eines von verschiedenen Kontrollteilsystemtasters 56 gezeigt. Dies ist jedoch nur beispielsweise vorgenommen worden und trifft aufch auf die Einbeziehung der Measgerätanschlüss· 71 und der Ventile 7k in Fig. 3 zu. Die Darstellungen dienen lediglich, um die"Zuordnung des in Fig. k gezeigten Kontrollsystems zu der Turbinen-Kompressoranordnung oder zu dem Bündel derselben darzustellen. Weiter zeigen die Dampf- und Gasein- und -auslasse und Verteiler geringfügige Abweichungen in den einzelnen Figuren, welche lediglich anlässlich der Darstellung von sechs Einheiten in ein ^wKompressor-»Turbinen-Bündel" vorgenommen wurden. Diese Abweichungen sind als zum Wissen de« Durchschnittsfachmanns gehörig zu betrachten und daher im einzelnen nicht zu erläutern. Dementsprechend ist das in den Zeichnungen und in der Beschreibung erläuterte Ausführungsbeispiel nicht als Einschränkung der Erfindung auf dasselbe zu betrachten.

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Claims

Patentanspruch

'Turbinen-Kompressoraufbau mit einer dampfgetriebenen Antrieb β turbine und einem Gaskompressor, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskompressor ein Gehäuse aufweist und dass dieser direkt mit der Turbine gekuppelt ist und eine Anzahl ύοτχ Kompressor stufen aufweist, von

der

denen Jede ein mit Läuferwelle einstückiges Schaufelrad aufweist, das in der vom Gehäuse gebildeten Ummantelung umläuft, nachgiebig im Gehäuse angeordnete Gleitlager für die rotierende Läuferwelle, Einrichtungen zum Zuführen eines trockenen Schmiermittels innerhalb vorgegebener Druckparameter zu den Lagern und Einrichtungen zum Einstellen der Nachgiebigkeit der Lagerhalterungen·

2« Turbinen-Kompressoraufbau nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum wahlweisen Einstellen des Spiels zwischex dem Schaufelrad und einer diesem benachbarten Wand der Ummantelung·

3. Turbinen-Kompressoraufbau nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die einzelnen Stufen gegen eine Gas verbindung gegeneinander abdichtende Labyrinthdichtungen·

k, Turbinen-Kompreβsoraufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen Trockdichtungen aufweisen, welche geringfügige Mengen von Leckga« verwenden·

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5. Turbinen-Kompressoraufbau nach Anspruch,M, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Entlüften des Gehäuses von Leckgas.

6. Turbinen-Kompreesoraufbau nach Anspruch 5t gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Zuführen von Dampf zur Turbine zwecks Antriebs derselben, Einrichtungen zum Ableiten des von der Turbine kommenden
Dampfes, ein Turbinendrucklager und Einrichtungen
zum Zuführen einer Dampfmenge zu diesem Drucklager zum Sichern eines gesteuerten Lagerspiels zwischen den Drucklagern, dem Gehäuse und der Turbine.

7· Turbinen-Kompressoraufbau nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Ableiten der Dampfmenge zwecke Spülung des Gehäuses.

8. Turbinen-Kompressoraufbau nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung mit einem Einlass zum Hindurchführen von Gas zu den Stufen und
eine Auslassleitung zum Hindurchleiten des sron den Stufen kommenden Gases.

9· Turbinen-Kompressoraufbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass- und die Auslassleitung koaxial zueinander angeordnet sind.

10. Turbinen-Kompressoraufbau nach Anspruch J?, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassleitung eine Kühlmittelkaamer bildet und eine sich durch diese erstreckende Anzahl von Leitungen* zwecks beschränkter Gasdurchführung, aufweist.

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11. Turbinen-Kompressoraufbau nach Anspruch 9, dadurch gekannzeichnet, dass die Auslassleitung eine ringförmige Kühlmittelkammer mit Kühlmitteleinlass- und -auslasseinrichtungen bildet.

12. Turbinen-Kompressoraufbau nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Kontrolleinrichtungen zum Überwachen der Wellendrehzahl und Einrichtungen zum Regeln des Dampfeinlassvolumens, die beim Überschreiten der höchstzulässigen Wellendrehzahl wirksam werden»

13* Turbinen-Kompressoraufbau nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtungen Einrichtungen zum Unterbrechen des Betriebs der Anlage für eine vorbestimmte Zeit aufweisen, die beim Auftreten von übermässigen Abweichungen der Welle wirksam werden.

lh. Turbinen-Kompressoraufbau nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtungen Einrichtungen zum Überwachen der Wellendrehzahl und für die vorübergehende Betriebsunterbrechung der Anlage beim Überschreiten der höchstzulässigen Drehzahl enthalten.

15· Turbinen-Kompressoraufbau nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtungen Einrichtungen für das Überwachen des Trocken-Schmiermitteldrucks und für die vorübergehende Betriebsunterbrechung der Anlage aufweisen, die beim Abweichen dieses Druckes von vorbestimmten und vertretbaren Parametern wirksam werden.

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16. Turbinen-Koinpressoraufbau nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtungen Einrichtungen zum Überwachen des Gasdrucks Tür die Dichtungen und für die vorübergehende Betriebsunterbrechung der Anlage aufweisen, die beim Abweichen des Gasdrucks von vorbestimmten und vertretbaren Parametern wirksam werden.

17· Turbinen-Kompre s sorauf bau nach Anspruch 1©", gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Zuführen von Gas in den Kühler und Kompressor und zum Ableiten von komprimiertem $as von diesen, mit Einrichtungen zum Drosseln der Gaszufuhr und Ableitungseinrichtungen, die auf einen gegebenen Auslass-Gasdruck ansprechen und eine Rückführung des komprimierten Gases in den Kompressor veranlassen.

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