Турбодетандер

Турбодетандер, що має корпус та ротор з опорно-ущільнювальним пристроєм, який скла дається з гідродинамічних підшипників з корпусними втулками та лабіринтних ущільнень, який відрізняє ться тим, що корпусні втулки підшипників та втулки ущільнень виконані надувними з тонкостінними циліндричними оболонками, що закріплені у корпусі та охоплені зовні розпірними закладними розрізними кільцями, у яких виконані радіальні отвори, причому на випуклих поверхнях кілець мають місце пояски, які стикаються з корпусом турбодетандера, причому в останньому виконані канали для підводу газу у надувну порожнину. Зоя (13) 41159 (11) UA Задача винаходу полягає у зменшенні протечок через ущільнення для підвищення енергетичної ефективності турбодетандеру. Для вирішення даної задачі у тур бодетандері, який має корпус та ротор з опорно-ущільнювальним пристроєм, який складається з гідродинамічних підшипників з корпусними втулками та лабіринтних ущільнень - корпусні втулки підшипників та втулки ущільнень виконані надувними з тонкостінною циліндричною оболонкою, що закріплена у корпусі та охоплена зовні розпірним закладним розрізним кільцем, у якому виконані радіальні отвори, при цьому на випуклих поверхнях кілець мають місце пояски, які стикаються з корпусом турбодетандера, причому в останньому виконані канали для підводу га зу у надувну порожнину. Виконання корпусних втулок підшипників та ущільнень надувними дозволяє зменшити зазори в підшипниках та ущільненнях шля хом підводу га зу у надувну порожнину, яка створена тонкостінною циліндричною оболонкою та розпірними закладними кільцями. Виконання оболонок тонкостінними дозволяє при піддуві газу дефор мувати їх у вигляді прогину та та ким чином зменшити робочі зазори в ущільненнях та підшипниках до мінімуму. Це в свою чергу дозво ляє підвищити енергетичну ефективність турбодетандеру. Роз пірне кільце дозволяє надійно зажимати тонкостінну оболонку між секціями корпусу тур бодетандеру та не дає можливості зруйнування при стистенні. На фіг. 1 подається загальний вигляд тур бодетандеру. На фіг.2 подається переріз по А-А. На (19) Винахід відноситься до галузі машинобудування та може використовува тися у конструкціях крупногабаритних турбодетандерів кріогенних та хо лодильних установок. Відома конструкція турбодетандера РТ- 4/8 з мастильними опорами (см. книгу А.Б. Давыдов, А.Ш. Кобулашви ли, А.Н. Шеретюк "Расчет и конструирование тур бодетандеров", М., "Машиностроение", 1987, 232 стр., 186 стр.). За прототип обрано турбодетандер, що має корпус та ротор з опорно-ущільнювальним пристроєм, який складається з гідродинамічних підшипників з корпусними втулками та лабіринтних ущільнень (см. А.Б. Да выдов, А.Ш. Ко булашвили, А.Н. Шеретюк "Расчет и конструирование турбодетандеров", М., "Машиностроение", 1987, стр.198). Відома конструкція не відповідає сучасним вимогам до величини допустимих протечок через ущільнення. Зменшити протечки за рахунок зменшення робочих зазорів в ущільненнях не являється можливим, тому що, по-перше, зазори в ущільненнях обмежені зазорами у підшипниках, по-друге, обмежені технологічними можливостями, які зумовлюються точністю складання. Для забезпечення мінімальних протечок через лабіринтні ущільнення при достатньо значних зазорах у них доводиться збільшувати довжину робочої частини та кількість гребенів, а це приводить до уск ладнення конструкції та збільшенню ціни. Але до сягнути бажаної величини протечок та, отож, високої енергетичної ефективності детандеру зазначеним шляхом не вдається. А ____________________ 41159 фіг.2 подається переріз по Б-Б. На фіг.3 подається переріз по А-А. На фіг.4 подається переріз по В-В. На фіг.5 подається переріз по Г-Г. На фіг.6 подається переріз по Д-Д. На фіг.7 подається переріз по Є-Є. Тур бодетандер має ротор 1 ступінчастої конфі гурації, котрий фіксується в осьовому напрямку упорними гідродинамічними підшипниками 2. Опорні гідродинамічні підшипники 2 виконані надувними та складаються з тонкостінної циліндричної оболонки 3, яка закріплена у корпусі детандера 4 та охоплена зовні розпірним закладним кільцем 5, у якому виконані радіальні сполуче ні отвори. Для забезпечення надува у корпусі 4 детандеру виконано канал 7, по якому газ під тиском надходить у порожнину надува 9. Корпусні втулки 8 кільцевих ла біринтних ущільнень виконані аналогічно. Циліндричні оболонки та закладні розпірні кільця створюють надувні порожнини 9. Детандер працює наступ ним чином. Розкрутка ротору 1 до виходу його до номінального режиму обертання здійснюється без надуву га за у порожнини підшипників та ущільнень. Таким чином робочі зазори у них мають величину, яка встановлена при складанні детандеру, тобто відносно велику. Це робиться для того, щоб на перехідному режимі ротор 1 пройшов усі можливі вібрації збурення (гармоніки) без задиру та зачеплень. При виході ротору 1 до но мінальної частоти обертання по каналам 7 у корпус детандеру 4 подається газ під тиском у порожнину надува ущільнень. Він проникає через отвори 6 в розпірних кільцях у порожнини надуву та здійснює тиск на тонкостінні оболонки 3. Останні деформуються у вигляді прогину та та ким чином зменшують робочі зазори в ущільненнях до мінімуму. При зупинці детандеру, коли ротор 1 зменшує частоту обертання від номінальної до повної затримки, знову з'являється небезпека його вібрації, припиняється подавання газу по каналам 7 у порожнини надува ущільнень. Тонкостінні оболонки 3 займають початкове положення, при якому збільшують ся робочі зазори ущільнень та зменшуєть ся можливість задиру та зачеплень. При довготривалій експлуа тації детандеру може виникати знос тонкостінних металографітових оболонків опорних підшипників 3, що приводить до збільшення робочого зазору у підшипниках. Тоді здійснюється їх надув, який дозволяє компенсувати зноси та підтримувати робочі зазори у підшипниках на постійній проектній величині. Запропонована конструкція опорно-ущільнювального пристрою тур бодетандеру дозво ляє забезпечити ви соку енергетичну ефективність завдяки мінімізації протечок через ущільнення. Це досягається зменшенням робочих зазорів у лабіринтних ущільненнях. Завдяки зазначеному зменшенню зазорів у ла біринтних ущільненнях їх можна виготовляти з меншою довжиною та з меншою кількістю гре бенів, чим у відомих конструкціях. Крім того, запропонована конструкція дозволяє компенсувати зносові процеси в опорно-ущільнювальному пристрої, які неминуче виникають у процесі довготривалої експлуатації де тандеру. Це до сягається тим, що є можливість збереження робочих зазорів в ущільненнях та підшипниках у допустимих границях, тобто компенсації зносу. Це означає, що експлуа таційні характеристики детандеру залишаються на заданому рівні, зростає термін його служби. Фіг. 1 2 41159 Фіг. 2 Фіг. 4 Фіг. 3 Фіг. 5 Фіг. 6 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 3 Фіг. 7 41159 4