用于渦輪壓縮機(jī)的軸承系統(tǒng)和具有軸承系統(tǒng)的渦輪壓縮的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于集成在用于壓縮工藝氣體的工藝(8)中的渦輪壓縮機(jī)(1)的軸承系統(tǒng)，所述軸承系統(tǒng)具有：由潤(rùn)滑流體潤(rùn)滑的用于支承渦輪壓縮機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子的軸承(4)；大氣側(cè)的軸密封件(5)，軸承(4)借助所述軸密封件朝向大氣隔離；和收集罐(7)，以用于提供用于潤(rùn)滑軸承(4)的潤(rùn)滑流體，所述收集罐具有用于潤(rùn)滑流體從軸承(4)回流到收集罐(7)的回流管道(15)和加載管道(9)，所述加載管道連接于工藝(8)，使得收集罐(7)中的潤(rùn)滑流體由工藝氣體加載有超壓進(jìn)而回流管道(15)加載有超壓。在收集罐(7)中過量蒸發(fā)的工藝氣體經(jīng)由回流管道(11)導(dǎo)回到工藝(8)中。
【專利說明】用于渦輪壓縮機(jī)的軸承系統(tǒng)和具有軸承系統(tǒng)的渦輪壓縮機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于渦輪壓縮機(jī)的軸承系統(tǒng)和一種具有軸承系統(tǒng)的渦輪壓縮機(jī)。【背景技術(shù)】
[0002]渦輪壓縮機(jī)用于在工藝流程中壓縮工藝氣體。渦輪壓縮機(jī)具有轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子借助軸承支承在包圍轉(zhuǎn)子的殼體之外。因?yàn)樵跍u輪壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)在轉(zhuǎn)子和殼體之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以在轉(zhuǎn)子的軸從殼體的內(nèi)部伸向外的部位上預(yù)留間隙。該間隙借助軸密封件來消除，以便阻止工藝氣體從渦輪壓縮機(jī)的內(nèi)部向外泄漏或者將泄漏至少保持為可接受地小的。如果工藝氣體是可燃的、有毒的和/或危害環(huán)境的，那么對(duì)軸密封件在其密封效果方面的要求是高的。已知的是為軸承使用油潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承、尤其是油潤(rùn)滑的可傾瓦塊滑動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承的設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)相協(xié)調(diào)，其中軸密封件和軸承直接相鄰地設(shè)置在軸上。
[0003]在循環(huán)過程、例如制冷循環(huán)中，對(duì)軸密封件提出高的要求。工藝氣體從渦輪壓縮機(jī)的泄漏限制成最小值。如果例如軸密封件實(shí)施成例如用密封油封鎖的液體密封件，那么密封油能夠選擇成與制冷劑是化學(xué)兼容的。通常，密封油也用作為用于軸承的潤(rùn)滑油，使得渦輪壓縮機(jī)由組合式潤(rùn)滑/密封油系統(tǒng)來供給，其中密封油也必須適用于潤(rùn)滑和冷卻軸承，由此密封油必須滿足多種要求。例如，礦物油作為密封油不能夠適用于潤(rùn)滑軸承和封鎖軸密封件，因?yàn)榈V物油與在制冷過程中使用的制冷劑不能兼容。特殊的合成油提供補(bǔ)救措施，然而所述合成油是強(qiáng)吸濕性的從而不允許與外界大氣的空氣濕度結(jié)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，提供一種用于渦輪壓縮機(jī)的軸承系統(tǒng)和一種具有軸承系統(tǒng)的渦輪壓縮機(jī)，其中在工藝氣體泄漏少的情況下可靠地支承渦輪壓縮機(jī)。
[0005]所述目的借助權(quán)利要求1和10的特征來實(shí)現(xiàn)。對(duì)此優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案在其他的從屬權(quán)利要求中得出。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的用于集成在用于壓縮工藝氣體的過程中的渦輪壓縮機(jī)的軸承系統(tǒng)具有:由潤(rùn)滑流體潤(rùn)滑的軸承，以用于支承渦輪壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子；大氣側(cè)的軸密封件，軸承借助所述軸密封件朝向大氣隔離；和收集罐，以用于提供用于潤(rùn)滑軸承的潤(rùn)滑流體，所述收集罐具有用于潤(rùn)滑流體從軸承回流到收集罐的回流管道和加載管道，所述加載管道連接到過程(PiOzess)中，使得在收集罐中的潤(rùn)滑流體通過工藝氣體加載有超壓進(jìn)而回流管道加載有超壓。根據(jù)本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)具有軸承系統(tǒng)。
[0007]優(yōu)選地，收集罐具有導(dǎo)回管道，所述導(dǎo)回管道連接到過程中，使得為了將在收集罐中的超壓保持為恒定，能夠?qū)⑦^量的工藝氣體導(dǎo)回到過程中。在此，優(yōu)選的是，將過濾裝置設(shè)置到導(dǎo)回管道中，從工藝氣體中過濾潤(rùn)滑流體。加載管道還優(yōu)選地具有節(jié)流機(jī)構(gòu)和/或?qū)Щ毓艿肋€優(yōu)選地具有按壓裝置。按壓裝置優(yōu)選為活塞式壓縮機(jī)。
[0008]此外，優(yōu)選的是，軸承系統(tǒng)具有過程側(cè)的軸密封件，軸承借助所述軸密封件朝向過程側(cè)隔離并且為所述軸密封件設(shè)有輸送管道，經(jīng)由所述輸送管道能夠?qū)⒂糜诜怄i過程側(cè)的軸密封件的潤(rùn)滑油運(yùn)送至所述軸密封件。軸承系統(tǒng)優(yōu)選地具有軸承密封殼體，在所述軸承密封殼體中安置有軸承和軸密封件并且所述軸承密封殼體除入口和出口之外是封閉的。軸承系統(tǒng)還優(yōu)選地具有泄漏導(dǎo)出管道，借助所述泄漏導(dǎo)出管道能夠?qū)⒐に嚉怏w和潤(rùn)滑流體中的泄漏從過程側(cè)的軸密封件導(dǎo)向收集罐。在泄漏導(dǎo)出管道中優(yōu)選地設(shè)有分離器以用于將潤(rùn)滑流體從泄漏中分離，所述潤(rùn)滑流體能夠經(jīng)由泄漏導(dǎo)出管道運(yùn)送到收集罐中。分離器與過程優(yōu)選耦聯(lián)，使得由分離器分離的工藝氣體能夠輸送給過程。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，回流管道通過工藝氣體加載有超壓，由此潤(rùn)滑流體在超壓下從軸承流出。超壓的大小設(shè)計(jì)成，使得在渦輪壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于對(duì)軸承中的潤(rùn)滑流體的離心力作用阻止干燥運(yùn)轉(zhuǎn)。由于潤(rùn)滑流體以加壓方式加載有工藝氣體并且軸承借助大氣側(cè)的軸密封件朝向大氣隔離，因此抑制潤(rùn)滑流體的大氣接觸。在此，能夠有利地保持為不重要的是，例如潤(rùn)滑流體是否是禁止與大氣接觸的吸濕類型的。尤其地，吸濕性的潤(rùn)滑流體適合于制冷過程，使得根據(jù)本發(fā)明的軸承系統(tǒng)適合于用在制冷過程中。
[0010]通常，理想的是，制冷過程具有制冷劑相對(duì)于大氣的盡可能少的泄漏，因?yàn)樾孤┦弓h(huán)境承受負(fù)荷并且制冷循環(huán)過程必須再次以制冷劑的泄漏量填充。根據(jù)本發(fā)明的軸承系統(tǒng)的泄漏率是小的，因?yàn)樗鲚S承系統(tǒng)密閉地通過大氣側(cè)的軸密封件和收集罐的工藝氣體加載與大氣密閉地密封封閉，其中通過將被工藝氣體污染的潤(rùn)滑流體導(dǎo)回到收集罐中，能夠?qū)钠渲谐槌龅墓に嚉怏w導(dǎo)回到過程中。通過維持收集罐中的超壓，有利地，阻止?jié)駳鈴拇髿鉂B入到收集罐中，由此確保潤(rùn)滑流體用于潤(rùn)滑軸承并且用于封鎖大氣側(cè)的軸密封件和/或過程側(cè)的軸密封件的功能。此外，加載有超壓的軸承密封殼體適合于在渦輪壓縮機(jī)緊急運(yùn)行時(shí)確保足夠的潤(rùn)滑。
[0011]借助于大氣側(cè)的軸密封件和過程側(cè)的軸密封件，軸承朝向過程側(cè)并且朝向大氣側(cè)在兩側(cè)分別設(shè)有軸密封件。優(yōu)選的是，用于過程側(cè)的軸密封件的是雙端面機(jī)械密封件(doppelte wirkende Gleitringdichtung)并且用于大氣側(cè)的軸密封件的是單端面機(jī)械密封件(einfach wirkende Gleitringdichtung)。優(yōu)選的是,為每個(gè)軸密封件和軸承設(shè)有單獨(dú)的潤(rùn)滑流體的輸送部。用于封鎖過程側(cè)的雙端面機(jī)械密封件的潤(rùn)滑流體的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)成，使得潤(rùn)滑流體在渦輪壓縮機(jī)的任何工作點(diǎn)的壓強(qiáng)都高于渦輪壓縮機(jī)的密封壓強(qiáng)。潤(rùn)滑流體的由此需要的壓強(qiáng)此外借助于限流隔板在雙端面機(jī)械密封件的回流管道中產(chǎn)生。軸承和單端面機(jī)械密封件分別例如經(jīng)由限流隔板預(yù)先供給有恒定的潤(rùn)滑流體量。封閉的殼體完全由潤(rùn)滑流體填充。通過軸承密封殼體中的超壓，抑制單端面機(jī)械密封件干燥運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0012]借助根據(jù)本發(fā)明的軸承系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工藝氣體到大氣中的低的泄漏。通過軸承系統(tǒng)的氣密的密封，抑制潤(rùn)滑流體與大氣接觸。此外，軸承系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明加載有超壓，使得渦輪壓縮機(jī)具有良好的緊急運(yùn)行特性。軸承系統(tǒng)中的超壓通過從潤(rùn)滑流體中蒸發(fā)工藝氣體來產(chǎn)生，所述工藝氣體能夠輸送回到過程中，而無(wú)需到達(dá)到大氣中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]在下文中根據(jù)所附的示意圖闡述具有根據(jù)本發(fā)明的軸承系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)的優(yōu)選的實(shí)施方式。示出:
[0014]圖1示出具有軸承系統(tǒng)的渦輪壓縮機(jī)的管路和儀器流程圖；以及[0015]圖2示出圖1中的示出渦輪壓縮機(jī)的右部區(qū)域的部分。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如從附圖中可見，渦輪壓縮機(jī)I具有軸承系統(tǒng)2。渦輪壓縮機(jī)I集成到用于壓縮工藝氣體的過程中。渦輪壓縮機(jī)I的流體力學(xué)作用的區(qū)域是過程側(cè)3，所述過程側(cè)相對(duì)于大氣分隔開。渦輪壓縮機(jī)I的轉(zhuǎn)子借助軸承4來支承，所述軸承設(shè)置在過程側(cè)3之外。軸承4朝向大氣借助大氣側(cè)的軸密封件5隔離并且朝向過程側(cè)3借助過程側(cè)的軸密封件6隔離。由此，借助軸密封件5、6，軸承4相對(duì)于大氣和過程8氣密地密封。軸承4和軸密封件
5、6集成在軸承密封殼體26中，所述軸承密封殼體除入口和出口之外是封閉的。
[0017]此外，軸承系統(tǒng)2具有收集罐7，在所述收集罐中提供潤(rùn)滑油作為潤(rùn)滑流體。收集罐7通常沒有完全由潤(rùn)滑油填充，使得收集罐7中的潤(rùn)滑油具有自由的表面。在潤(rùn)滑油的自由的表面之上，加載管道9在頂側(cè)通到收集罐7中，所述加載管道與過程8連接。在加載管道9中設(shè)有加載調(diào)節(jié)閥10，使得來自過程8的工藝氣體經(jīng)由加載調(diào)節(jié)閥10以調(diào)節(jié)壓強(qiáng)的方式加載有工藝氣體。加載調(diào)節(jié)閥10限制過程8的工藝氣體的壓強(qiáng)，使得在收集罐7中存在預(yù)定的超壓。此外，導(dǎo)回管道11在頂側(cè)通到收集罐7中，所述導(dǎo)回管道具有導(dǎo)回調(diào)節(jié)閥12，其中在導(dǎo)回管道11中安裝有導(dǎo)回過濾器13和設(shè)為按壓裝置的活塞式壓縮機(jī)14。
[0018]加載調(diào)節(jié)閥10和導(dǎo)回調(diào)節(jié)閥12彼此協(xié)調(diào)，使得在收集罐7中始終存在預(yù)定的超壓。經(jīng)由加載管道9和加載調(diào)節(jié)閥10能夠?qū)⒐に嚉怏w從過程8補(bǔ)充到收集罐7中，而經(jīng)由導(dǎo)回管道11、導(dǎo)回調(diào)節(jié)閥12、導(dǎo)回過濾器13和活塞式壓縮機(jī)14能夠?qū)⑦^量的工藝氣體從收集罐7導(dǎo)回到過程8中。借助活塞式壓縮機(jī)14能夠克服存在于收集罐7和過程8之間的壓差，其中借助導(dǎo)回過濾器13能夠?qū)⑽廴倦S著潤(rùn)滑油濾除。
[0019]在軸承4上設(shè)有回流管道15，經(jīng)由所述回流管道將潤(rùn)滑油從軸承4導(dǎo)向收集罐7。由于在收集罐7中存在超壓，在軸承4的出口處同樣存在超壓，使得軸承4始終以加壓的方式加載有潤(rùn)滑油。大氣側(cè)的軸密封件5借助潤(rùn)滑油來封鎖，其中通過大氣側(cè)的軸密封件5漏出的泄漏由回流管道15收集在容器中。
[0020]為了供給軸承4和軸密封件5、6，軸承系統(tǒng)2具有輸送管道17，所述輸送管道通到收集罐7中。在輸送管道17中安裝有泵18以用于運(yùn)送來自收集罐7的潤(rùn)滑油，在所述泵的下游在輸送管道17中安裝有冷卻器19以用于冷卻潤(rùn)滑油。為了在輸送管道17中進(jìn)行壓強(qiáng)控制而安裝溢流閥20和壓力保持閥21，其中溢流閥20在泵18的壓強(qiáng)側(cè)提供通到收集罐7的導(dǎo)回部并且借助在冷卻器19下游的壓力保持閥21將過量的潤(rùn)滑油導(dǎo)回到收集罐7。此外，在輸送管道17中安裝有入流過濾器22，借助所述入流過濾器能夠?qū)?rùn)滑油在其進(jìn)入到軸密封件5、6和軸承4之前進(jìn)行過濾。
[0021]為了將過程側(cè)的軸密封件6的泄漏導(dǎo)出而設(shè)有泄漏導(dǎo)出管道23，所述泄漏導(dǎo)出管道經(jīng)由分離器24導(dǎo)回至收集罐7。從過程側(cè)的軸密封件6漏出的泄漏是潤(rùn)滑油并且被工藝氣體污染。工藝氣體在分離器24中分離并且經(jīng)由分離隔板25導(dǎo)回至過程8。工藝氣體溶解在由分離器24分離的潤(rùn)滑流體中并且輸送給收集罐7。在那里，將被工藝氣體污染的潤(rùn)滑油排氣，由此過量的工藝氣體能夠經(jīng)由導(dǎo)回管道11導(dǎo)回至過程8。
[0022]軸承系統(tǒng)2構(gòu)成為用于潤(rùn)滑軸承4并且用于用潤(rùn)滑油封鎖軸密封件5、6。潤(rùn)滑油經(jīng)由優(yōu)選由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的泵18從收集罐7中被抽吸并且置于壓力下。借助溢流閥20，軸承系統(tǒng)2受到保護(hù)以抵抗在泵20下游的高的超壓。借助冷卻器19將潤(rùn)滑油冷卻，因?yàn)橛捎谠谳S承4和軸密封件5、6中的摩擦潤(rùn)滑油能夠已經(jīng)被加熱。壓力保持閥21安裝到返回到收集罐7的旁路管道中，由此潤(rùn)滑油的所需的壓強(qiáng)通過泵18的輸送量的一部分量的溢流來調(diào)節(jié)。對(duì)壓力保持閥21替選地，能夠考慮泵18的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置或其驅(qū)動(dòng)器。
[0023]從過程側(cè)的軸密封件6經(jīng)由泄漏導(dǎo)出管道23導(dǎo)出的被工藝氣體污染的潤(rùn)滑油導(dǎo)向分離器24。在由分離器24分離并且被工藝氣體污染的潤(rùn)滑油進(jìn)入到收集罐中時(shí)，所述潤(rùn)滑油被降壓并且被加熱，因?yàn)樵谑占?中的溫度通常高于進(jìn)入的潤(rùn)滑油的溫度。通過所述降壓和加熱，剩余的在潤(rùn)滑油中溶解的工藝氣體蒸發(fā)并且由此在收集罐7中產(chǎn)生超壓。當(dāng)在收集罐7中達(dá)到預(yù)定的超壓時(shí)，導(dǎo)回閥12響應(yīng)并且將收集罐7中的壓強(qiáng)維持恒定于預(yù)定的值。通過導(dǎo)回調(diào)節(jié)閥12導(dǎo)出的工藝氣體能夠可靠地通過優(yōu)選實(shí)施成聚結(jié)過濾器的導(dǎo)回過濾器13經(jīng)由活塞式壓縮機(jī)14輸送給過程8。替選地，也能夠考慮的是，經(jīng)由導(dǎo)回調(diào)節(jié)閥12將工藝氣體輸送給廢物處理系統(tǒng)。對(duì)活塞式壓縮機(jī)14替選地，能夠考慮用于提升壓強(qiáng)的噴射器。
[0024]因?yàn)槭冀K維持在收集罐7和回流管道15中的預(yù)定的超壓，收集罐7經(jīng)由加載調(diào)節(jié)閥10耦聯(lián)于過程8。由此，由過程8始終為收集罐7供給所需的工藝氣體。這尤其在過程開動(dòng)和停止時(shí)是尤其必要的。在泵18失效的情況下，對(duì)軸承4的潤(rùn)滑和對(duì)軸密封件5、6的封鎖通過封閉的殼體來提供，在所述殼體中安裝有軸承4和軸密封件5、6。
[0025]雖然本發(fā)明詳盡地通過優(yōu)選的實(shí)施例來詳細(xì)圖解說明和描述，但本發(fā)明不局限于公開的示例并且其他的變型形式能夠由本領(lǐng)域技術(shù)人員從中推導(dǎo)出，而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于集成在用于壓縮工藝氣體的過程(8)中的渦輪壓縮機(jī)(I)的軸承系統(tǒng)，所述軸承系統(tǒng)具有:由潤(rùn)滑流體潤(rùn)滑的軸承(4)，以用于支承所述渦輪壓縮機(jī)(I)的轉(zhuǎn)子；大氣側(cè)的軸密封件(5),所述軸承(4)借助大氣側(cè)的所述軸密封件朝向大氣隔離；和收集罐(7)，以用于提供用于潤(rùn)滑所述軸承(4)的所述潤(rùn)滑流體，所述收集罐具有用于所述潤(rùn)滑流體從所述軸承⑷回流到所述收集罐(7)的回流管道(15)和加載管道(9)，所述加載管道連接到所述過程(8)中，使得在所述收集罐(7)中的所述潤(rùn)滑流體通過所述工藝氣體加載有超壓進(jìn)而所述回流管道(15)加載有超壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承系統(tǒng)， 其中所述收集罐(7)具有導(dǎo)回管道(11)，所述導(dǎo)回管道連接到所述過程(8)中，使得為了維持所述收集罐(7)中的超壓恒定，能夠?qū)⑦^量的工藝氣體導(dǎo)回到所述過程(8)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸承系統(tǒng)， 其中在所述導(dǎo)回管道(11)中設(shè)有過濾裝置(13)，所述過濾裝置從所述工藝氣體中過濾潤(rùn)滑流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的軸承系統(tǒng)， 其中所述加載管道(9)具有節(jié)流機(jī)構(gòu)(10)和/或所述導(dǎo)回管道(11)具有按壓裝置(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸承系統(tǒng)， 其中所述按壓裝置(14)是活塞式壓縮機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的軸承系統(tǒng)， 其中所述軸承系統(tǒng)(2)具有過程側(cè)的軸密封件(6)，所述軸承(4)借助過程側(cè)的所述軸密封件朝向過程側(cè)(3)隔離并且為過程側(cè)的所述軸密封件設(shè)有輸送管道(17)，經(jīng)由所述輸送管道能夠?qū)⒂糜诜怄i過程側(cè)的所述軸密封件(6)的潤(rùn)滑流體運(yùn)送至過程側(cè)的所述軸密封件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸承系統(tǒng)， 其中所述軸承系統(tǒng)(2)具有軸承密封殼體(26)，在所述軸承密封殼體中安置有所述軸承(4)和所述軸密封件(5，6)并且所述軸承密封殼體除了入口和出口之外是封閉的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的軸承系統(tǒng)， 其中所述軸承系統(tǒng)(2)具有泄漏導(dǎo)出管道(23)，借助所述泄漏導(dǎo)出管道能夠?qū)碜怨に嚉怏w和潤(rùn)滑流體的泄漏從過程側(cè)的所述軸密封件(6)導(dǎo)向所述收集罐(7)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸承系統(tǒng)， 其中在所述泄漏導(dǎo)出管道(23)中設(shè)有分離器(24)以用于從泄漏中分離所述潤(rùn)滑流體，所述潤(rùn)滑流體能夠經(jīng)由所述泄漏導(dǎo)出管道(23)運(yùn)送到所述收集罐(7)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的軸承系統(tǒng)， 其中所述分離器(24)與所述過程(8)耦聯(lián)，使得由所述分離器(24)分離的工藝氣體能夠輸送給所述過程(8)。
11.一種渦輪壓縮機(jī)，所述渦輪壓縮機(jī)具有根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的軸承系統(tǒng)⑵。
【文檔編號(hào)】F04D29/063GK104011398SQ201280064139
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】盧德格爾·阿爾費(fèi)斯, 羅爾夫·滕布羅克 申請(qǐng)人:西門子公司