本發(fā)明涉及一種流能機(jī)械、尤其渦輪壓縮機(jī)，其包括：沿著軸線延伸的轉(zhuǎn)子；殼體，其中所述殼體將內(nèi)部與外部分開；至少一個(gè)軸密封件，所述軸密封件用于密封轉(zhuǎn)子和殼體之間的間隙，其中軸密封件構(gòu)成為串聯(lián)式干氣密封件，其中所述串聯(lián)式干氣密封件包括內(nèi)部的密封件和外部的密封件，其中外部的密封件具有第一封閉氣體輸送部，所述第一封閉氣體輸送部軸向地在外部的密封件和內(nèi)部的密封件之間通入間隙中，其中軸密封件具有在內(nèi)部的密封件和外部的密封件之間的初級的排出管路，所述初級的排出管路將初級的排出流體從間隙中抽出。

背景技術(shù)：

流能機(jī)械、尤其渦輪壓縮機(jī)，在轉(zhuǎn)子的軸端部上通常借助于干氣密封件以串聯(lián)構(gòu)造的方式(串聯(lián)式干氣密封件)密封，以便防止待壓縮的工藝氣體經(jīng)由軸間隙進(jìn)入到周圍環(huán)境中。這些干氣密封件必須被供給干燥的并且經(jīng)過濾的封閉氣體，以便避免損害密封件功能的污染物和濕氣。為了可靠且穩(wěn)定的運(yùn)行，內(nèi)部的密封件和外部的密封件之間的中間空間中的壓力是必要的，所述壓力也可被監(jiān)控。僅當(dāng)外部的氣體密封件中的壓降以這種方式形成時(shí)，監(jiān)控外部的氣體密封件的功能才是可行的。特別地，外部的氣體密封件上的這種壓降對于避免氣膜中的不穩(wěn)定性和過熱而言也是必要的，所述氣膜位于滑環(huán)和該密封件的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)之間。

在流能機(jī)械、尤其渦輪壓縮機(jī)上的具有干氣密封件的相應(yīng)設(shè)置已經(jīng)從文獻(xiàn)WO 2010/034601 A1、WO 2010/034605 A1、WO 2010/102940 A1、WO 2010/118977 A1和WO 2014/037149 A1中得知。特別地，從WO 2010/034601 A1中已知監(jiān)控外部的干氣密封件的問題，因?yàn)橛捎诘偷男孤?，尤其在沒有對應(yīng)于滿負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)下的低的泄漏，引起外部的干氣密封件上的低的壓降。在此，內(nèi)部的干氣密封件的泄漏有時(shí)低至：使得內(nèi)部的干氣密封件和外部的干氣密封件之間的中間空間中的壓力下降。另一問題是缺少給外部的干氣密封件供給冷卻流體，尤其是如下工藝流體或者具有該工藝流體的混合物，工藝流體在壓力下從內(nèi)部貼靠在外部的干氣密封件上，使得確保對該密封件的潤滑和冷卻。為了克服該問題，可行的是，將封閉流體以更大的量饋送到中間空間或密封件中，使得確保冷卻和潤滑。然而這具有附加的缺點(diǎn)：需要更大量的封閉流體，所述封閉流體的處理或提供是極其昂貴的，并且必要時(shí)甚至損害機(jī)器的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

從現(xiàn)有技術(shù)的問題和缺點(diǎn)出發(fā)，本發(fā)明具有下述目的：更可靠地確保并且更好地監(jiān)控串聯(lián)式設(shè)置的尤其外部的密封件的功能，而不提高進(jìn)行冷卻和潤滑的封閉流體的需求量。

為了實(shí)現(xiàn)，提出一種開始所限定類型的流能機(jī)械，所述流能機(jī)械具有權(quán)利要求1的特征部分的附加特征。除此之外，提出一種根據(jù)獨(dú)立的方法權(quán)利要求所述的用于運(yùn)行這種流能機(jī)械的方法。相應(yīng)回引的從屬權(quán)利要求包含本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案。本發(fā)明也包括如下設(shè)計(jì)方案，所述設(shè)計(jì)方案從從屬權(quán)利要求的組合中得出，所述組合不通過明確的回引建立，只要這些組合在技術(shù)上可行就行。

所描述的初級的排出管路通向于廢料處理系統(tǒng)。這在大多數(shù)情況下是火炬系統(tǒng)，并且相對于周圍環(huán)境具有低的超壓。

幾何上的說明，如軸向、徑向、切向等涉及在權(quán)利要求1中所限定的轉(zhuǎn)子軸線，只要不在相應(yīng)的關(guān)系中引入不同于其的定義。下述說明，即“內(nèi)部的”和“外部的”，涉及在權(quán)利要求1中所介紹的流能機(jī)械的或者流能機(jī)械殼體的“內(nèi)部”或“外部”。在此，為了語言表述上的方便，這些屬性也這樣使用：在彼此間的關(guān)系中，當(dāng)一個(gè)構(gòu)件與和其有關(guān)的相對靠外設(shè)置的另一構(gòu)件相比更靠內(nèi)時(shí)，所述構(gòu)件稱為內(nèi)部的構(gòu)件。

串聯(lián)式干氣密封件的內(nèi)部的密封件和外部的密封件分別是用于密封轉(zhuǎn)子和殼體之間的間隙的干氣密封件。

干氣密封件是無接觸的、干燥地運(yùn)行的密封環(huán)對，所述密封環(huán)對分別具有進(jìn)行密封的端側(cè)，其中一個(gè)密封環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)而另一密封環(huán)靜止。在運(yùn)行期間，這兩個(gè)端側(cè)中的至少一個(gè)端側(cè)中的凹槽引起動(dòng)態(tài)力，所述動(dòng)態(tài)力導(dǎo)致這兩個(gè)環(huán)之間的間隙?，F(xiàn)今尤其在離心式壓縮機(jī)中越來越多地使用所謂的干氣密封件，因?yàn)樾孤?、進(jìn)而對周圍的部件的污染是極其小的，并且使用這些密封件不需要潤滑油。

本發(fā)明的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)在于：借助于第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，初級的排出管路的根據(jù)本發(fā)明的緩沖(Aufbufferung)確保了外部的密封件上的壓差，而不需要附加的封閉氣體。以這種方式強(qiáng)烈降低了封閉氣體消耗，并且盡管如此仍確保外部的密封件的可靠的監(jiān)控和運(yùn)行。同時(shí)，本發(fā)明即使在初級的排出管路完全關(guān)閉，并且外部的密封件和內(nèi)部的密封件之間的壓降低于第一期望值，使得在外部的密封件上觀察到還要更小的壓降時(shí)，也實(shí)現(xiàn)流能機(jī)械的可靠運(yùn)行，其方式是：第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以與第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置相配合的方式借助于第一封閉氣體輸送部促進(jìn)或提高對附加的封閉氣體的饋送。在外部的密封件有缺陷并且封閉氣體消耗提高或內(nèi)部的密封件和外部的密封件之間的第一壓力下降的情況下，首先設(shè)置警報(bào)并且必要時(shí)在進(jìn)一步下降的情況下使流能機(jī)械停機(jī)，使得外部的密封件和流能機(jī)械本身或者周圍的部件都不受到威脅。

本發(fā)明的一個(gè)有利的改進(jìn)方案提出：用于密封間隙的第一迷宮式密封件朝向內(nèi)部地配屬于并且鄰接于外部的密封件。第一迷宮式密封件用于：使得所饋送的封閉氣體主要用于潤滑和冷卻外部的密封件，并且無法輕易朝向內(nèi)部的密封件流出。

本發(fā)明的另一有利的改進(jìn)方案提出：初級的排出管路軸向地在第一迷宮式密封件和內(nèi)部的密封件之間通入間隙中。特別地，以與第一封閉氣體輸送部的通入口相組合的方式，在第一迷宮式密封件的外側(cè)上，由于第一迷宮式密封件而在封閉氣體輸送部和初級的排出管路之間產(chǎn)生壓差，所述壓差用于在使封閉氣體消耗最小化的同時(shí)潤滑和冷卻外部的密封件。

作為接近臨界狀態(tài)的指示，本發(fā)明的另一有利的改進(jìn)方案提出：在第一壓力低于壓力警報(bào)閾值時(shí)，調(diào)節(jié)單元發(fā)出警報(bào)。以這種方式，使得操作人員能夠登記臨界運(yùn)行狀態(tài)被接近，并且必要時(shí)在運(yùn)行時(shí)預(yù)防性地采取對策，從而不引起機(jī)器的停機(jī)。

本發(fā)明的另一有利的改進(jìn)方案提出：如果第一壓力下降到低于第二壓力閾值，從而不再確保尤其外部的密封件的無損傷的運(yùn)行，那么調(diào)節(jié)單元促使流能機(jī)械停機(jī)。為了保護(hù)內(nèi)部的密封件免受可能的侵蝕性的工藝氣體或者異物，根據(jù)本發(fā)明的另一有利的改進(jìn)方案適宜的是，朝向內(nèi)部地，用于密封間隙的第二迷宮式密封件配屬于并且鄰接于內(nèi)部的密封件。

當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)獨(dú)立的改進(jìn)方案，第二封閉氣體輸送部配屬于內(nèi)部的密封件時(shí)，第二迷宮式密封件是尤其適宜的，所述第二封閉氣體輸送部在軸向上朝向內(nèi)部在內(nèi)部的密封件旁通入間隙中，尤其在內(nèi)部的密封件和第二迷宮式密封件之間通入間隙中。

另一有利的改進(jìn)方案提出：第二封閉氣體輸送部連接到第一封閉氣體輸送部上，使得第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的打開位置的改變也改變第二封閉氣體輸送部中的第二壓力。尤其有意義的是，借助于第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)降低第一封閉氣體輸送部中的第一壓力也引起第二封閉氣體輸送部中的第二壓力降低。在此適宜的是，在將第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)接在中間的條件下，第一封閉氣體輸送部直接連接到封閉氣體供給裝置上，使得借助于調(diào)節(jié)單元控制第一封閉氣體輸送部中的第一壓力。關(guān)于第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)下游的封閉氣體流，有意義的是，第二封閉氣體輸送部連接到第一封閉氣體輸送部的管路上。在第一封閉氣體輸送部和第二封閉氣體輸送部的封閉氣體的通入部位之間有意義地分別設(shè)有節(jié)流元件，所述節(jié)流元件在間隙中產(chǎn)生位于第一壓力和第二壓力之間的相應(yīng)的壓力梯級，使得內(nèi)部的密封件和外部的密封件分別具有對于密封件可靠運(yùn)行而言必要的壓力差。

附圖說明

在下文中根據(jù)具體實(shí)施例參考附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。附圖示出：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的流能機(jī)械和根據(jù)本發(fā)明的方法的布置和運(yùn)行的示意圖，

圖2示出密封件上的軸向的壓力曲線，所述密封件在圖1中在渦輪壓縮機(jī)的左側(cè)上示出。

具體實(shí)施方式

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的流能機(jī)械FEM和根據(jù)本發(fā)明的用于運(yùn)行該流能機(jī)械FEM的方法的工作原理的示意圖。

圖2示意性地示出在流能機(jī)械FEM的軸密封件SLS上的壓力曲線。在此，圖2示出關(guān)于圖1的左側(cè)的軸密封件SLS的壓力曲線。

圖1的根據(jù)本發(fā)明的流能機(jī)械FEM構(gòu)成為渦輪增壓機(jī)TC，其中渦輪增壓機(jī)TC具有轉(zhuǎn)子R和殼體C，所述轉(zhuǎn)子具有葉輪IMP。在轉(zhuǎn)子R和殼體C之間，在轉(zhuǎn)子R從殼體C的內(nèi)部IN穿過并進(jìn)入位于殼體C之外的外部EX中的區(qū)域中，在殼體C和轉(zhuǎn)子R之間在兩側(cè)上分別產(chǎn)生間隙GP。為了密封該間隙，流能機(jī)械FEM設(shè)有軸密封件SLS，所述軸密封件構(gòu)成為串聯(lián)式干氣密封件TDGS。按照從內(nèi)部IN到外部EX的次序，在串聯(lián)式干氣密封件TDGS中設(shè)有下述模塊：第二迷宮式密封件LB2、內(nèi)部的密封件SLI、第一迷宮式密封件LB1和外部的密封件SLO。內(nèi)部的密封件SLI和外部的密封件SLO分別構(gòu)成為干氣密封件，分別包括轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)RR和靜止的環(huán)SR。轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)RR是轉(zhuǎn)子R的組成部分，而靜止的環(huán)SR間接地安置在殼體C處，通常，這些軸密封件是待貫穿殼體插入到軸穿引部處的殼體凹槽中的筒狀件(Patrone)的組成部分。

在流能機(jī)械FEM的殼體C的內(nèi)部IN中，在運(yùn)行時(shí)設(shè)有工藝流體壓力PFEM，所述工藝流體壓力通常高于外部EX中的壓力PEX。可選地，如在圖1中在右邊描繪的軸密封件SLS的右側(cè)上所示出的那樣，還能夠設(shè)有第三迷宮件LBEX，所述第三迷宮件尤其相對于周圍環(huán)境密封地保護(hù)外部的密封件SLO。軸向地在第二迷宮件LB2和內(nèi)部的密封件FLI之間在這兩側(cè)上存在具有壓力PSGS2的第二封閉氣體輸送部SGS2，所述第二封閉氣體輸送部通入間隙GP中。軸向地在第一迷宮件LB1和內(nèi)部的密封件SLI之間設(shè)有初級的排出管路PV，借助于所述排出管路，第一迷宮件LBI和內(nèi)部的密封件SLI之間的間隙中的壓力被調(diào)整到第一壓力P1或第一期望壓力P1SET上。在第一迷宮件LB1和外部的密封件SLO之間軸向地設(shè)有第一封閉氣體輸送部SGS1，所述第一封閉氣體輸送部在需要時(shí)將具有壓力PSGS1的封閉氣體饋入到間隙GP中。第二封閉氣體輸送部SGS2的壓力PSGS2通過封閉氣體系統(tǒng)SGS的供給壓力PSGS確定。該封閉氣體系統(tǒng)SGS將具有所期望的化學(xué)成分的、具有壓力PSGS的干燥的并且潔凈的封閉氣體提供到第二封閉氣體輸送部SGS2中。第一封閉氣體輸送部SGS1借助于可調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)V1連接到第二封閉氣體輸送部SGS2上，使得可借助于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)V1設(shè)置封閉氣體輸送部中的壓力PSGS1。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)V1在此是具有相應(yīng)的控制裝置和驅(qū)動(dòng)器的可調(diào)節(jié)的閥。在封閉氣體借助于第一封閉氣體輸送部SGS1進(jìn)入到第一迷宮件LB1和外部的密封件SLO之間的間隙GP中之前，所述封閉氣體首先經(jīng)過手動(dòng)閥VM和第一節(jié)流元件TH1。在起動(dòng)期間，手動(dòng)閥VM用于：能夠中斷封閉氣體輸入流并且隔離所述區(qū)域。第一節(jié)流元件TH1在第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)故障的情況下防止過高的封閉氣體輸送。以這種方式，在第一迷宮件LB1和外部的密封件SLO之間產(chǎn)生第一間隙壓力PGPS1。在封閉氣體進(jìn)入到第二迷宮件LB2和內(nèi)部的密封件SLI之間的間隙GP中之前，壓力PSGS在第二封閉氣體輸送部SGS2中借助于第二節(jié)流元件TH2同樣下降。

初級的排出管路PV借助于可調(diào)節(jié)的第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)V2調(diào)整到壓力PPV上，所述初級的排出管路在第一迷宮件LB1和內(nèi)部的密封件SLI之間通入到間隙GP中，并且用于排出初級的排出流體PVF。第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在此基本上能夠如第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)那樣構(gòu)成為可調(diào)節(jié)的閥。第三節(jié)流元件TH3位于該初級的排出管路PV的管路中，使得在氣隙GP中基于進(jìn)行排出的流動(dòng)方向在第三節(jié)流元件TH3的上游產(chǎn)生壓力P1。

調(diào)節(jié)單元CU與第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)V1、第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)V2和壓力測量部位PIT連接，所述壓力測量部位間接地通過初級的排出管路PV測量間隙GP中的壓力P1。調(diào)節(jié)單元CU將第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)V1和第二閥V2的打開位置設(shè)置為，使得在間隙GP中軸向地在內(nèi)部的密封件SLI和第一迷宮件LB1之間產(chǎn)生對應(yīng)于第一期望壓力P1SET的壓力P1。在此，調(diào)節(jié)單元CU構(gòu)成為，使得第一壓力P1被調(diào)節(jié)到第一壓力P1SET上，其方式是：在第一步驟中，首先控制第二閥V2的打開位置，并且關(guān)閉第一閥V1，并且在第二步驟中在第一閥關(guān)閉以及第一壓力P1小于第一期望壓力P1SET的情況下打開第二閥V2，并且在第三步驟中在第二閥V2關(guān)閉的情況下控制第二閥V2的打開位置，直至第一壓力P1對應(yīng)于第一期望壓力P1SET，并且在第一閥關(guān)閉的情況下再次開始第一步驟。

在軸密封件SLS中這種壓力調(diào)節(jié)的結(jié)果在圖2中說明。圖2示出：第二迷宮件LB2中的壓力如何從內(nèi)部IN中的工藝流體壓力PFEM起由于第二封閉氣體輸送部SGS2的第二間隙壓力PGPS2而提高，以便隨著越來越接近外部EX而在內(nèi)部的密封件SLI的區(qū)域中強(qiáng)烈下降到第一壓力P1上，其原因是在內(nèi)部的密封件SLI和初級的排出管路PV上的高的壓力差。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的改進(jìn)方案，在運(yùn)行時(shí)，相對于外部的密封件SLO，在內(nèi)部的密封件上總是存在更高的壓力差。

在第一迷宮件LB1上產(chǎn)生另一降低到第一間隙壓力PGPS1上的輕微的壓降，所述壓降隨著在外部的密封件SLO中進(jìn)一步接近外部EX而降低到環(huán)境壓力PEX上。

一個(gè)有利的改進(jìn)方案提出：在第一壓力低于警報(bào)壓力PAL時(shí)，調(diào)節(jié)單元發(fā)出警報(bào)。

除此之外適宜的是，在第一壓力低于停機(jī)壓力時(shí)，調(diào)節(jié)單元實(shí)現(xiàn)使流能機(jī)械停機(jī)。