DE69837795T2

DE69837795T2 - Zentrifugalkompressor und wellendichtung

Info

Publication number: DE69837795T2
Application number: DE69837795T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Hitachi Chiyoda-ku ORIKASA; Hideto Hitachi Chiyoda-ku NOGIWA
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2018-03-14
Also published as: US6398484B1; EP1063430A4; CN1269872A; EP1063430B1; WO1999046512A1; CN1117217C; JP3752422B2; EP1063430A1; DE69837795D1

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Radialverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Bisher hat man in weitem Umfang so genannte Ölfilmdichtungen verwendet, von denen jede einen Dichtungsring hat, der auf eine Welle mit einem Spielraum dazwischen aufgesetzt ist, wobei dem Außenumfang des Dichtungsrings über einen Ölzuführkanal Öl zugeführt wird, der in der Gehäuseseite ausgebildet ist, um Arbeitsgas und Lagerschmieröl in dem Radialverdichter abzudichten. Beispielsweise offenbart das japanische offengelegte Patent H8-12109 eine Vorrichtung, die, wie vorstehend erwähnt, eine Ölfilmdichtung benutzt.
Diese Ölfilmdichtung hat die folgenden Merkmale:

(a) Ein in dem Ölfilmdichtungssystem ausgebildeter Ölfilm kann das Arbeitsgas in einem Radialverdichter vollständig abdichten, so dass ein Abfluss aus dem Verdichter verhindert wird.
(b) Diese Ölfilmdichtung ist eine Dichtung in kontaktfreier Bauweise, so dass keine Gleitteile mit einer mechanischen Dichtung oder einer Lippendichtung vorhanden und somit Reibung und Abrieb geringer sind, so dass sich ein fortlaufender Betrieb über lange Zeit ergibt. Aufgrund der kontaktfreien Bauweise kann sie auch dann eingesetzt werden, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Welle eines Dichtungsteils hoch ist (etwa 80 m/s), und dementsprechend kann sie in einer Maschine mit hoher Leistung verwendet werden.
(c) Durch Ändern des zuzuführenden Öldrucks kann das Arbeitsgas in dem Verdichter so abgedichtet werden, dass es daran gehindert wird, in die Außenseite des Kompressors zu strömen, auch wenn der Druck des Gases hoch ist.
(d) Die Ölfilmdichtung kann in dem Dichtungsteil erzeugte Wärme über das Dichtungsöl abführen, und somit ist die Dichtung extrem sicher und zuverlässig.

Die Ölfilmdichtung bildet zwischen dem Dichtungsring und der Welle einen Ölfilm mit einem Druck, der etwas größer ist als der Druck des Arbeitsgases im Verdichter, so dass das Gas abgedichtet wird. Außerdem hat ein einziges Ölfilmdichtungssystem zwei Dichtungsringe, von denen sich einer auf der Innenseite (Gasseite) des Radialverdichters und der andere auf der Außenseite (Atmosphärenseite) des Verdichters befindet. Diese Dichtungsringe sind in einen Dichtungsmantel eingeschlossen, der in einem Gehäuse so ausgebildet ist, dass extrem schmale Spielräume zwischen ihnen und einer Welle gebildet werden und einer feinen Bewegung der Welle gefolgt wird. Einem Raum zwischen Dichtungsringen, von denen sich einer auf der Innenseite des Verdichters und der andere auf der Außenseite des Verdichters befindet, wird Öl mit einem Druck zugeführt, der etwas größer als der des Gases in dem Verdichter ist. Etwas von dem zugefügten Öl strömt zu dem atmosphärenseitigen Dichtungsring, während der Rest davon in die Kompressorseite über den ringförmigen Spielraum zwischen dem Dichtungsring auf der Innenseite des Verdichters und der Welle mit einer geringen Menge fließt. Dadurch ist es möglich zu verhindern, dass Arbeitsgas in dem Verdichter in die Atmosphärenseite strömt.
Bei diesem herkömmlichen Ölfilmdichtungssystem wird aus der Gasseite abgeführtes Öl in Kontakt mit Gas in dem Verdichter gebracht. Dementsprechend wird die Öldichtung übermäßig durch das Gas in dem Verdichter verunreinigt, sofern es sich um Gas einer bestimmten Art handelt. Abgeführtes Öl, das möglicherweise in großem Ausmaß verunreinigt ist, wird in eine Abführfalle geführt, wo das Gas aus dem Öl getrennt wird, wonach das Öl zurückgeholt oder abgeführt wird. Um die Menge an abgeführtem Öl, dem so genannten "sauren Abfluss", zu minimieren, werden herkömmlicherweise die folgenden Methoden verwendet:

1) Der Differenzdruck zwischen dem zugeführten Öl und dem zuzuführenden Gas im Kompressor wird abgesenkt, und
2) der Spielraum zwischen dem gasseitigen Dichtungsring und der Welle wird verringert.

Wenn der Differenzdruck in dem Kompressor, wie im Punkt 1) angegeben, extrem klein ist, ist es wahrscheinlich, dass Gas nach außen aus dem Verdichter fließt, und wenn der Spielraum, wie in Punkt 2) angegeben ist, extrem klein ist, steigt die Temperatur an der Innenfläche des gasseitigen Dichtungsring stark an, was dazu führt, dass der Dichtungsring durch Brennen beschädigt wird oder dass die Möglichkeit einer Gefahr zunimmt, dass der Dichtungsring in Kontakt mit der Welle kommt. Tatsächlich wurden viele dahingehende Störfälle berichtet, dass der gasseitige Dichtungsring durch Verbrennen beschädigt wird. Wenn insbesondere in einem Radialverdichter, der eine der wesentlichen Komponenten irgendeiner von verschiedenen Anlagen ist, wozu eine Erdölraffinieranlage und eine chemische Anlage gehören, irgendeine Schwierigkeit auftritt, würde eine solche Anlage in dem System nicht mehr arbeiten. Es ist deshalb äußerst wichtig, die Betriebssicherheit des Wellendichtungssystems einschließlich des Ölfilmdichtungssystems zu gewährleisten.
Der Dichtungsring ist auf die Welle mit einem dazwischen gebildeten Spielraum aufgesetzt, und die so genannte Dichtungshülse sitzt normalerweise in einem Schrumpfsitz auf der Welle in einem Teil, der dem äußeren Dichtungsring zugewandt ist, um die Wellenoberfläche zu schützen. Da bei der Ölfilmdichtung auf der äußeren Umfangsseite Dichtungsöl zugeführt wird, ist dieser Dichtungsring durch das Dichtungsöl erhitzt, so dass es expandiert und somit möglicherweise eine nicht ausgeglichene Belastung an der Welle anliegen würde. Als Folge würde sich ein Nachteil dahingehend ergeben, dass an dem Rotor einschließlich der Welle eine Unwuchtvibration auftritt.
Die japanische Offenlegungsschrift S58-85394 offenbart ein Wellendichtungssystem, das in der Lage ist, ein Verstopfen eines Dichtungsteils auszuschließen und das eine Druckausgleichskammer, die mit einem oberen Teil eines Falltanks verbunden ist, eine Dichtungsölzuführkammer, die mit dem unteren Teil des Falltanks verbunden ist, und eine Atmosphärenkammer, die mit der Atmosphäre in Verbindung steht, wobei die Kammern in der Reihenfolge in Axialrichtung angeordnet sind, und Dichtungsringe aufweist, die in der Dichtungsölzuführkammer mit einem Spielraum angeordnet sind, der zwischen ihnen und einer Welle gebildet wird. Bei dieser Ausgestaltung des Wellendichtungssystems wird im Falle eines Verstopfens des Spielraums zwischen dem Dichtungsring und der Welle durch Fremdstoffe ein Ventil, das sich auf der Verstopfungsseite befindet, geschlossen, um die Druckausgleichskammer zur Atmosphäre hin zu öffnen. Die Wellendichtungs-Ölzuführungskammer wird mit einem Druck beaufschlagt, der die Summe aus dem Druck in der Druckausgleichskammer auf der Seite, auf der das Ventil geöffnet ist, und aus dem Druck ist, der der Drucksäule des Öls in dem Falltank entspricht. Auf der Seite, auf der das Ventil geschlossen ist, wird eine große Druckdifferenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Druck in der Wellendichtungs-Ölzuführkammer bewirkt und somit der Durchsatz gesteigert, was zum Beseitigen des Verstopfens führt. Bei dieser Lösung ist jedoch die Möglichkeit eines Leckstroms von der Maschine nach außen umso höher, je kleiner die Druckdifferenz ist, während der Temperaturanstieg an der Innenfläche des gasseitigen Dichtungsrings umso größer ist, je kleiner der Spielraum ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Probleme und Nachteile gemacht, die dem Stand der Technik innewohnen, wobei ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin besteht, eine Ölfilmdichtung bereitzustellen, die in einem Radialverdichter mit einer erhöhten Betriebssicherheit verwendet wird. Insbesondere ist es weiterhin ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Ölfilm-Dichtungssystem bereitzustellen, das verhindern kann, dass ein gasseitiger Dichtungsring durch Verbrennen beschädigt wird, wodurch die Betriebssicherheit dementsprechend gesteigert wird, sowie einen Radialverdichter mit einem Ölfilmdichtungssystem bereitzustellen, das die Unwuchtvibration eines Rotors verursacht durch das Ungleichgewicht eines Dichtungsteils mit einem sehr einfachen Aufbau verringern kann.
Erfindungsgemäß wird ein Radialverdichter mit einer Welle, einem daran über Lagereinrichtungen für die Drehlagerung der Welle befestigten Gehäuse, mit wenigstens einem Radiallaufrad, das an der Welle befestigt ist, und mit einem Wellendichtungssystem bereitgestellt, das verhindert, dass von dem Laufrad verdichtetes Gas durch einen Spalt zwischen der Welle und dem Gehäuse austritt, wobei das Wellendichtungssystem einen gasseitigen Dichtungsring, der axial außerhalb des Laufrads mit einem radialen Spielraum zwischen sich und dem Gehäuse angeordnet ist, sowie einen atmosphärenseitigen Dichtungsring aufweist, der sich außerhalb von dem gasseitigen Dichtungsring mit einem radialen Spielraum zwischen dem Gehäuse befindet, und wobei zum Zuführen von Öl zu beiden Dichtungsringen in der Welle ein Ölzuführkanal ausgebildet ist, der eine Öffnung an einer Stelle hat, die dem vorstehend erwähnten gasseitigen Dichtungsring entspricht.
Vorzugsweise

– sind die Lagereinrichtungen an zwei Positionen in der Axialrichtung vorgesehen, während zwei Wellendichtungssysteme innerhalb von den Lagereinrichtungen in der Axialrichtung des Verdichters vorgesehen sind, oder
– hat alternativ der in der Welle ausgebildete Ölkanal eine Öffnung an einem Ende der Welle, wobei eine durch den zentralen axialen Teil der Welle hindurchgehende Ölzuführbohrung eine Vielzahl von Ölzuführlöchern aufweist, die mit der Ölzuführbohrung in Verbindung stehen und in der Welle so ausgebildet sind, dass sie sich radial nach außen erstrecken, wobei die Vielzahl der Zuführlöcher an einer axialen Position angeordnet ist, die sich in einem axialen Zwischenteil des gasseitigen Dichtungsrings befindet,
– ist die Welle daran mit Dichtungshülsen zum Abdecken der Welle entsprechend Positionen, an denen der gasseitige Dichtungsring und der atmosphärenseitige Dichtungsring jeweils vorgesehen sind, eingeschlossen,
– ist die Welle mit einer Kammer zur Speicherung von aus der Ölzuführbohrung zugeführtem Öl an der einen Endseite versehen, wo die Ölzuführbohrung endet,
– wobei die Dichtungshülsen ein radial durchgehendes Loch an Stellen haben, die der Öffnung des Ölzuführkanals entsprechen,
– ist eine Kammer zur Aufnahme von aus der Ölzuführbohrung zugeführtem Öl an dem Öffnungsende der Ölzuführungsbohrung in der Welle vorgesehen und
– ist eine mechanische Dichtungseinrichtung zum Abdichten zwischen der Welle und dem Gehäuse axial innerhalb von der Kammer vorgesehen.

Zum Erreichen der vorstehend erwähnten Ziele wird bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Radialverdichter mit Ölfilmdichtungssystemen bereitgestellt, die an zwei Positionen in der Axialrichtung der Welle vorgesehen sind, wobei eine erste Bohrung in dem zentralen axialen Teil der Welle und zweite Bohrungen in der Welle an Stellen ausgebil det sind, an denen die Ölabdichtungssysteme befestigt sind, wobei die zweiten Löcher mit der ersten Bohrung in Verbindung stehen und an dem Außenumfang der Welle münden.
Vorzugsweise sind ein Falltank zum Speichern von Öl, der für die Zuführung in die Ölabdichtungssysteme angepasst ist, sowie eine Steuereinrichtung zum Steuern des Ölspiegels in dem Falltank vorgesehen. Alternativ hat das Ölfilmdichtungssystem einen gasseitigen Dichtungsring und einen atmosphärenseitigen Dichtungsring, eine Entgasungseinrichtung zum Abkühlen des gasseitigen Dichtungsrings, so dass Arbeitskomponenten aus dem mit ihnen gemischten Öl entfernt werden, sowie einen Speicher zum Mischen des Öls, mit welchem der atmosphärenseitige Dichtungsring gekühlt worden ist, und des Öls miteinander, aus dem das Arbeitsgas durch die Entgasungseinrichtung entfernt worden ist.
Zum Erreichen der vorstehend erwähnten Ziele entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Wellendichtungssystem für einen Radialverdichter bereitgestellt, das einen gasseitigen Dichtungsring und einen atmosphärenseitigen Dichtungsring aufweist, die lose in ein Gehäuse eingepasst sind, wobei sich Dichtungshülsen auf den inneren Durchmesserseiten dieser Dichtungsringe befinden und jeder von ihnen eine Vielzahl von Löchern hat, die sich radial durch die Hülsen hindurch erstrecken, während die Vielzahl von Löchern in den Dichtungshülsen diejenigen mit einschließen, die an Stellen ausgebildet sind, die wenigstens dem gasseitigen Dichtungsring entsprechen.
Vorzugsweise sind zum Speichern von Öl, das an beide Dichtungsringen durch die Vielzahl von Löchern auf der inneren Durchmesserseite geführt werden soll, ein Falltank sowie eine Steuereinrichtung zum Steuern des Ölspiegels des Falltanks vorgesehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Längsschnittansicht, die einen mehrstufigen Radialverdichter nach der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des Radialverdichters nach der vorliegenden Erfindung, bei welchem ein Ölzuführsystem und ein Dichtungsteil im Einzelnen in einem Längsschnitt gezeigt sind.
3 ist eine weitere Ausführungsform des Radialverdichters nach der vorliegenden Erfindung, bei dem ein Ölzuführungssystem und ein Dichtungsteil im Einzelnen in einem Längsschnitt gezeigt sind.
4 ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die eine Welle in einem Radialverdichter nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Es werden mehrere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. 1 ist eine Längsschnittansicht, die einen mehrstufigen Radialverdichter nach der vorliegenden Erfindung zeigt, während 2 eine Ansicht ist, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welcher das Ölzuführsystem und ein Ölfilmdichtungsteil in dem mehrstufigen Radialverdichter im Einzelnen im Schnitt gezeigt sind.
In einer Chemieanlage oder dergleichen ist ein mehrstufiger Verdichter 100 mit einer einzigen Welle angeordnet, der eine Vielzahl von Radiallaufrädern 30 aufweist, die auf die einzige Welle 1 aufgepasst sind, die von Lagervorrichtungen 50, 52 gelagert wird, die in gegenüberliegenden Endteilen der Welle 1 vorgesehen sind, und die für den Antrieb mit hoher Drehzahl durch einen Hauptmotor, der nicht gezeigt ist, angepasst ist, und der auf verschiedene Arten von Gasen, wie Verbrennungsgase und giftige Gase einwirken kann. Bei diesem Einwellen-Mehrstufenverdichter wird durch einen Ansaugkanal 31 angesaugtes Arbeitsgas verdichtet, wenn sich die Welle 1 dreht, so dass sich ein gewünschter Druck ergibt, bevor es einer Verbrauchsquelle zugeführt wird. Der Einzelwellen-Mehrstufenverdichter 100 hat eine sehr hohe Fördermenge und erfordert außerdem Dichtungseinrichtungen, um zu verhindern, dass Arbeitsgas aus dem Verdichter 100 im Leckstrom abfließt, wenn viel aus einem Förderkanal 32 gefördertes Arbeitsgas vorhanden ist. Hinsichtlich der Hochdruckdichtungseinrichtung besteht die Ölfilmdichtung, wie sie vorstehend erörtert ist, vorzugsweise und dementsprechend insgesamt aus Ölfilmdichtungssystemen, die innerhalb der Wellendichtungssysteme 50, 52 vorgesehen sind. Bei dieser Anordnung sind die Ölfilmdichtungssysteme 60, 62 miteinander durch eine Ausgleichsrohrleitung verbunden, die nicht gezeigt ist, um so den Druck des Atmosphärengases beider Ölfilmdichtungssysteme 60, 62 auf einen Wert einzustellen, der im Wesentlichen gleich dem Ansaugdruck des Arbeitsgases ist. Zu erwähnen ist, dass den Lagervorrichtungen 50, 52 und den Wellendichtungssystemen 60, 62 ein und dieselbe Ölart zugeführt wird.
2 zeigt im Einzelnen einen Teil A des Einwellen-Mehrstufenverdichters von 1, in welchem ein Ölzuführsystem und die Dichtungssysteme 60, 62 vorgesehen sind. In einem Ölspeicher 12, der gesondert von dem Gehäuse des Einzelwellen-Mehrstufenverdichters 100 vorgesehen ist, befindet sich ein Dichtungsöl 8 für die Einspeisung in die Dichtungssysteme 60, 62. Das Dichtungsöl 8 in dem Ölspeicher 12 wird durch eine Ölpumpe 13 druckbeaufschlagt und anschließend durch einen Ölkühler 14 gekühlt. Dann wird das Dichtungsöl 8 durch einen Ölfilter 14 zum Entfernen von Brennstoffen für die Zirkulation und Verwendung als frisches Schmieröl und Dichtungsöl hindurchgeführt. Das Öl, aus dem Verunreinigungen entfernt sind, wird auf einen für die Ölfilmdichtungssysteme 60, 62 erforderlichen Druck eingestellt, bevor es in eine Kammer 7 zugeführt wird, die in einem Endteil der Welle 1 auf der Ansaugseite vorgesehen ist.
Zu erwähnen ist, dass die Höhe der Flüssigkeitsoberfläche des Öls in dem Falltank 18 durch eine Ölspiegelmesseinrichtung erfasst wird, die einen Messwert an eine Steuerung 17 liefert, um den Druck des Öls einzustellen. Die Steuerung 17 stellt den Öffnungsgrad eines Steuerventils 16 ein, um die Höhe der Flüssigkeitsfläche des Öls in dem Falltank 18 auf einem konstanten Wert zu halten. Die Höhe der Flüssigkeitsfläche des Öls wird so eingestellt, dass die Druckdifferenz zwischen dem Druck des Dichtungsöls und dem Ansaugdruck des Arbeitsfluids etwa 0,5 kg/cm² beträgt. Da die Höhe der Flüssigkeitsoberfläche des Öls in dem Falltank 18 konstant gehalten wird, kann immer ein konstanter Differenzdruck an die beiden Dichtungsringe 2, 3 angelegt werden, die lose in das Gehäuse 9 eingepasst sind, auch wenn sich der Druck in dem Einwellen-Mehrstufenverdichter 100 ändert, so dass es möglich ist, eine vorgegebene Dichtungsfunktion stabil aufrechtzuerhalten. Ein Rückschlagventil 19, das zwischen dem Steuerventil 16 und dem Falltank 18 vorgesehen ist, kann verhindern, dass Dichtungsöl 8 in den Falltank 18 im Gegenstrom zum Speicher 12 fließt und dadurch einen Ölmangel in den Ölfilmdichtungssystemen 60, 62 verursacht.
Das Dichtungsöl 8, das in die an dem einen Teil der Welle 1 vorgesehene Kammer 7 eingeführt wird, wird durch eine Ölzuführbohrung 4, die tief in dem zentralen axialen Teil der Wel le 1 so ausgebildet ist, dass sie sich in der Axialrichtung der Welle 1 bis zum förderseitigen Dichtungssystem 60 erstreckt, durch Ölzuführlöcher 5, die mit der Ölzuführbohrung 4 in Verbindung stehen und radial in der Welle 1 ausgeführt sind, und dann in den gasseitigen Dichtungsring 2 über Löcher geführt, die in Dichtungshülsen 20 ausgebildet sind, die auf die Welle 1 aufgeschrumpft sind. Bei dieser Anordnung wird eine mechanische Dichtung 6 an der Welle 1 in der Nähe eines axialen Endes vorgesehen, um zu verhindern, dass Dichtungsöl aus dem Verdichter in der Nähe der Ölzuführbohrung 4 im Leckstrom austritt. Daneben fließt ein Teil des in dem Radialverdichter verdichteten Gases im Leckstrom in Dichtungsvorrichtungen 60, 62 durch Labyrinthe 24, 25, wird jedoch mit dem Dichtungsöl 8 vermischt, das den gasseitigen Dichtungsring 2 gekühlt hat, und dann durch ein Ölabführloch 22 in einen Abflussbehälter 10 geführt, der außerhalb des Verdichters vorgesehen ist. Dadurch ist es möglich, einen Leckstrom des Arbeitsgases zu unterbinden.
Inzwischen absorbiert das restliche Dichtungsöl 8, das in die Ölfilmdichtsysteme 60, 62 eingeführt ist, Wärme aus dem gasseitigen Dichtungsring 2 und deren Umgebung, so dass eine Temperatur bis auf einen hohen Wert ansteigt. Dann strömt es durch den Spielraum zwischen dem atmosphärenseitigen Dichtungsring 3 und der Welle 1 in das Ölabführloch 23, das in einem axialen Ende der Welle ausgebildet ist, bevor es in den Ölspeicher 12 zurückkehrt. Das abgeführte Öl, das eine Mischung aus einmal in einem Abzugskanal 10 gespeicherten Arbeitsgas und dem Dichtungsöl 8 ist, wird in einen Entgasungsbehälter 11 geführt. In dem Entgasungsbehälter 11 werden aus der Mischung des Arbeitsgases und des Dichtöls 8 Arbeitsgaskomponenten entfernt, so dass nur Dichtungsöl 8 in den Ölspeicher 12 zurückgeführt und dann wiederverwendet oder abgeführt wird. Das in dem Entgasungsbehälter 11 aus der Mischung entfernte Arbeitsgas wird geeignet behandelt, wenn es schädlich oder brennbar ist, um das Auftreten von Verunreinigungsproblemen und Unfällen zu verhindern.
Zu erwähnen ist, dass das Dichtungsöl 8 durch die Ölzuführbohrung 4 und die Löcher 5 zugeführt wird, die in der Welle ausgebildet sind, so dass das Öl 8 in den zentralen Teil des gasseitigen Dichtungsrings 2 geführt werden kann. Deshalb kann die axiale Länge des gasseitigen Dichtungsrings 2 größer als herkömmlich sein. Da außerdem der gasseitige Dichtungsring 2 im Wesentlichen in seiner Gesamtheit gleichförmig gekühlt werden kann, kann dadurch der Effekt der Wärmeabstrahlung größer werden. Da darüber hinaus der Temperaturgradient des Dichtungsringteils verringert werden kann, kann der Spielraum zwischen dem Dichtungsring 2 und der Welle 1 auf einem im Wesentlichen passenden Wert gehalten werden. Mit der Anordnung dieser Ausgestaltung ist es somit möglich, das Auftreten eines Problems eines Schadens an dem atmosphärenseitigen Dichtungsring durch Verbrennen zu verhindern, was konventionell häufig auftritt.
Bei der vorstehend erwähnten Ausgestaltung, bei der das Dichtungsöl 8 aus dem Inneren der Welle 1 zugeführt wird, können außerdem die Welle 1 und die Dichtungshülse 20 im Wesentlichen auf ein und dieselbe Temperatur heruntergekühlt werden. Auf konventionelle Weise wurde das Dichtungsöl vom äußeren Umfang der Welle aus zuführt, was zur Folge hat, dass die Dichtungshülse 20 mit einer Dicke von etwa 3 mm auf eine hohe Temperatur erwärmt wird, so dass sie sich zuerst durch die Temperatur des Arbeitsgases und die Reibungswärme thermisch ausdehnt, während jedoch die Welle, die einen Durchmesser von etwa 100 mm hat, ihre Temperatur nicht stark erhöht. Dadurch könnte sich die Schrumpfpassung dazwischen möglicherweise lockern und sich die Dichtungshülse frei bewegen, was eine Unwuchtvibration der Welle verursachen könnte. Im Gegensatz dazu ist es bei der vorliegenden Erfindung mit der vorstehend erwähnten Anordnung möglich, das Auftreten einer solchen Unwuchtvibration grundsätzlich zu verhindern.
In 3 ist eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gezeigt. In 3 werden die Ölzuführung vom Außenumfang der Welle, wie sie konventionell eingesetzt wird, und die Ölzuführung, wie sie bei der vorstehend erwähnten Ausführungsform erläutert wurde, zusammen verwendet. Bei den Ölfilmdichtungssystemen dieser Ausführungsform werden Dichtungsölzuführkanäle zum Zuführen von Dichtungsöl 8, das durch die Ölpumpe 13 mit Druck beaufschlagt ist, zu den Dichtungsringen 2, 3 zusätzlich ausgebildet. In dieser Anordnung können das Abdichten und das Kühlen verglichen mit der vorstehend erwähnten Ausgestaltung sicher ausgeführt werden. Weiterhin wird das Dichtungsöl aus der Innenseite der Welle ähnlich wie bei der vorstehend erwähnten, in 2 gezeigten Ausführungsform zugeführt, so dass es möglich ist, das Auftreten einer Rotorvibration, die nur durch Wärmeausdehnung des gasseitigen Dichtungsrings 2 und der Dichtungshülse 20 verursacht wird, zu vermeiden.
4 zeigt die Welle 1, die bei den vorstehenden beiden Ausführungsformen verwendet wird, im Einzelnen. Um das Öl von der Innenseite der Welle 1 in die Ölfilmdichtungsteile zu führen, ist die Ölzuführbohrung 4 längs der Mittelachse des axialen Mittelteils der Welle 1 ausgebildet. Um den Dichtungsringen das Öl zuzuführen, sind weiterhin die radialen Ölzuführlöcher 5 in der Welle 1 an einer Vielzahl von axialen Positionen ausgebildet, die den Dichtungsringen entsprechen. Wie in der Schnittansicht längs der Linie B-B in 4 gezeigt ist, sind diese Ölzuführlöcher 5 in der Welle 1 radial so ausgebildet, dass sie sich in der Radialrichtung der Welle von deren Mittelachse aus erstrecken und in Winkelabständen mit gleichen Teilungen angeordnet sind. Zu erwähnen ist, dass das Dichtungsöl 8, das durch diese radialen Löcher 5 geführt wird, sowohl die Welle 1 als auch die Dichtungshülsen 20 gleichzeitig kühlt und somit die Temperaturen der Welle und der Dichtungsringe 20, wie vorstehend erwähnt, im Wesentlichen auf ein und demselben Wert gehalten werden können.
Wie vorstehend erläutert, kann nach der vorliegenden Erfindung der Dichtungsring an einer Beschädigung durch Verbrennen dadurch gehindert werden, dass die Ölfilmdichtung vorgesehen ist, während eine Vibration verursacht durch Wärmeausdehnung der Dichtungshülsen am Rotor unterbunden werden kann. Dadurch ist es möglich, die Zuverlässigkeit, die Sicherheit und die Stabilität des Radialverdichters sowie die Zuverlässigkeit und Sicherheit der gesamten Anlage wesentlich zu erhöhen.
Zu erwähnen ist, dass, obwohl ein und dieselbe Ölart sowohl als Schmieröl für die Lagerteile als auch als Dichtungsöl verwendet wird, das in die Ölfilmdichtungsteile bei der vorstehend erwähnten Ausführung eingespeist wird, als Schmieröl bzw. Dichtungsöl auch verschiedene Ölarten verwendet werden können. In diesem Fall kann sich der Vorteil ergeben, dass jeweils für ihre Zwecke optimale Ölarten verwendet werden können. Obwohl das Dichtungsöl an der ansaugseitigen Stirnfläche der Welle zugeführt wird, ist es natürlich auch möglich, dass das Öl an der förderseitigen Stirnfläche oder an beiden Stirnfläche der Welle zugeführt wird. Ferner kann sich die Ölzuführbohrung durch die ganze Welle erstrecken. Obwohl nur eine axiale Position, an der die radialen Ölzuführlöcher an der Welle ausgeführt sind, für jede der Ölfilmdichtungen eingesetzt ist, kann weiterhin eine Vielzahl von Positionen dafür vorgesehen werden. Es wurde erwähnt, dass, obwohl die Ölfilmdichtungen in dem Einwellen-Mehrstufenradialverdichter bei der vorstehend erwähnten Ausführungsform vorgesehen werden, die vorliegende Erfindung jedoch weiterhin auch bei anderen Verdichterarten eingesetzt werden kann, beispielsweise einem einstufigen Kompressor oder einem Kompressor mit einer Mehrwellenbauweise.

Claims

Radialverdichter – mit einer Welle (1), – mit einem daran über Lagereinrichtungen (50, 52) für die Drehlagerung der Welle (1) befestigten Gehäuse, – mit wenigstens einem Radiallaufrad (30), das an der Welle (1) befestigt ist, und – mit einem Wellendichtungssystem (60, 62), das verhindert, dass von dem Laufrad (30) verdichtetes Gas durch einen Spielraum zwischen der Welle (1) und dem Gehäuse austritt, – wobei das Wellendichtungssystem (60, 62) einen atmosphärenseitigen Dichtungsring (3), einen gasseitigen Dichtungsring (2), eine Dichtungsöl-Zuführkammer (7), die an einem Endteil der Welle (1) vorgesehen ist, und einen Falltank (18) aufweist, der zum Zuführen von Dichtungsöl in die Dichtungsöl-Zuführkammer (7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, – dass der gasseitige Dichtungsring (2) axial außerhalb von dem Laufrad (30) mit einem radialen Spielraum bezüglich des Gehäuses angeordnet ist, dass der atmosphärenseitige Dichtungsring (3) außerhalb des gasseitigen Dichtungsrings (2) mit einem radialen Spielraum bezüglich des Gehäuses angeordnet ist, und – dass zum Zuführen von Öl zu den beiden Dichtungsringen (2, 3) in der Welle (1) ein Ölkanal (4, 5) ausgebildet ist, der eine Öffnung an einer Stelle hat, die dem gasseitigen Dichtungsring (2) entspricht.
Radialverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder der beiden axialen Positionen eine Lagereinrichtung (50, 52) vorgesehen ist und dass an jeder der beiden Positionen axial innerhalb von der Lagereinrichtung (50, 52) das Wellendichtungssystem (60, 62) vorgesehen ist.
Radialverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Welle (1) ausgebildete Ölzuführkanal (4, 5) eine Ölzuführbohrung (4), die eine Öffnung an einem Ende der Welle (1) hat und sich durch einen Zentralachsenteil der Welle (1) erstreckt, sowie eine Vielzahl von radialen Ölzuführlöchern (5) aufweist, die mit der Ölzuführbohrung (4) in Verbindung stehen und radial nach außen ausgebildet sind.
Radialverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Position der Ölzuführlöcher (5) in einem axialen Zwischenteil des zugeordneten gasseitigen Dichtungsrings (2) vorgesehen ist.
Radialverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend den Positionen, in denen sich der gasseitige Dichtungsring (2) und der atmosphärenseitige Dichtungsring (3) befinden, zum Abdecken der Welle (1) Dichtungshülsen (20) vorgesehen sind, die durch sie hindurchgehende radiale Löcher an Positionen aufweisen, die den Öffnungen des Ölzuführkanals (4, 5) entsprechen.
Radialverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsöl-Zuführkammer (7), die das durch die Ölzuführbohrung (4) zugeführte Öl aufnimmt, auf der Öffnungsendseite der Ölzuführbohrung (4) ausgebildet ist.
Radialverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölzuführkanal aus einer Ölzuführbohrung (4), die in einem zentralen axialen Teil der Welle (1) ausgebildet ist, und einer Vielzahl von Zuführlöchern (5) zusammengesetzt ist, die mit der Zuführbohrung (4) in Verbindung stehen und am Außenumfang der Welle (1) an Stellen münden, die dem gasseitigen Dichtungsring (2) entsprechen.
Radialverdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Steuereinrichtungen (17) zum Steuern des Ölspiegels in dem Falltank (18) vorgesehen sind.
Radialverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölfilmdichtungssystem eine Entgasungseinrichtung (11) zum Kühlen des gasseitigen Dichtungsrings (2), um Gaskomponenten aus dem Öl zu entfernen, mit dem das Arbeitsgas gemischt wird, und einen Ölspeicher (12) zum Mischen des Öls, das den atmosphärenseitigen Dichtungsring (3) gekühlt hat, mit dem Öl aufweist, das von der Entgasungseinrichtung (11) entgast worden ist.
Radialverdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölfilmdichtungssystem an zwei Positionen in der Axialrichtung der Welle (1) vorgesehen ist.