Трансмісійний компресор для стиснення кисню

1. Трансмиссионный компрессор для сжатия кислорода, содержащий корпус с установленными в нем на подшипниках валами ротора и объединяющий в одном корпусе компрессора до 4 ступеней сжатия, причем подшипники расположены в корпусе трансмиссии, охватывающем привод, причем привод валов ротора осуществлен встроенной смазываемой маслом трансмиссией, отличающийся тем, что валы ротора размещены на дополнительных подшипниках в несущей конструкции, на которой укреплены корпус компрессора и которая расположена на некотором расстоянии и отделена окружающим воздухом от корпуса трансмиссии. C2 (54) ТРАНСМІСІЙНИЙ КОМПРЕСОР ДЛЯ СТИСНЕННЯ КИСНЮ Зоя (11) UA До сих пор компрессия кислорода осуществляется главным образом с помощью так называемых классических, многоступенчатых одно-валовых компрессоров и, в зависимости от конечного давления, многокорпусных компрессоров такого вида. В качестве прототи па выбран трансмиссионный компрессор для сжатия кислорода, содержащий корпус с установленными в нем на подшипниках валами ротора и объединяющий в одном корпусе компрессора до 4 ступеней сжатия, причем подшипники расположены в корпусе трансмиссии, охватывающем привод, а ва лы ротора установлены с возможностью привода встроенной смазываемой маслом трансмиссией (см. патент US-A3476485, F 04D 29/04 [Kunderman]. В таком компрессоре смазочное масло для подшипников и пути прохода кислорода из-за опасности взрыва должны быть тщательно отделены друг от друга. Поэтому системы сжатия (лабиринты) у та ких компрессоров сильно удлинены и выполнены многокамерными. Однако, т.к. свес между центром тяжести рабочего колеса и центром подшипника безотносительно велик, это неизбежно ведет к неблагоприятным роторо-динамическим свойствам. Опасность высоких колебаний из-за большого свеса высока при малых возбуждениях (наруше ниях) или в старто вой фазе компрессора, особенно на последних ступенях сжатия, где высоки давление кислорода и число оборотов ротора. Из-за касания вращающихся частей вследствие колебаний в некоторых точках может достигать температура возгорания металла в кислородной атмосфере высокого давления. В этом случае с высокой температурой горит весь компрессор, или, по крайней мере, упомянутые ступени сжатия. (19) Изобретение относится к отрасли компрессорного машиностроения, в частности к конструкции трансмиссионного компрессора для сжатия кислорода. 37208 _______________________ 37208 Поэтому существенный недостаток приводных компрессоров такого типа и их конструкций пожароопасность. Задачей изобретения является разделение сжимаемого кислорода и смазочного масла при компрессии кислорода в трансмиссионном компрессоре и одновременно достижение благоприятных ротородинамических свойств трансмиссионного компрессора. Решение указанной задачи достигается тем, что в известном трансмиссионном компрессоре для сжатия кислорода, содержащем корпус с установленными в нем на подшипниках валами ротора и объединяющем в одном корпусе компрессора до 4 ступеней сжатия, причем подшипники расположены в корпусе трансмиссии, охватывающем привод, причем привод валов ротора осуществлен встроенной смазываемой маслом трансмиссией изменена конструкция компрессора таким образом, что валы ротора размещены на дополнительных подшипниках в несущей конструкции, на которой укреплен корпус компрессора и которая расположена на некотором расстоянии и отделена окружающим воздухом от корпуса трансмиссии, кроме того дополнительный подшипник смазан смазочным средством, совместимым с кислородом, и этот дополнительный подшипник выполнен магнитным , а каждая из 4 ступеней сжатия в части ступицы снабжена коническим улавливающим подшипником, выполненным с возможностью аксиального перемещения настолько, чтобы при выходе из строя магнитного подшипника обеспечить ведение рабочего колеса и надежность его движения по инерции до остановки, а также каждый вал ротора размещается на двух смазываемых маслом подшипниках в корпусе трансмиссии, и что в качестве ведущего и демпфирующего подшипника использован дополнительный подшипник. Задача решается также тем, что на валу ротора закреплены два рабочих колеса, за каждым из которых расположен магнитный подшипник. В соответствующем изобретению трансмиссионном компрессоре между со держащими смазочное масло корпусами трансмиссии и ступенями сжатия кислорода создается промежуточное пространство, открытое окружающему воздуху. Это промежуточное пространство позволяет отделить друг от друга кислород и смазочное масло. В случае появления кислорода из-за разуплотнения вала соответствующей ступени сжатия, он в определенной мере разбавляется окружающим воздухом и теряет давление, в результате чего не может произойти вз рыва при возможной утечке масла. Размещение вала ротора в подшипниках несущей конструкции допускает очень короткий свес центра тяжести рабочего колеса при одновременно утолщенном роторном вале. Благодаря этому улучшается ротородинамическая стабильность и устраняется появление возможных повышенных амплитуд колебаний, которые могут привести к касанию вращающихся частей в пространстве, наполненном кислородом. Такие меры, обеспечивающие спокойный и равномерный ход рабочего колеса, усиливаются за счет применения магнитного подшипника. При реализации изобретения при компрессии кислорода могут полностью использоваться преимущества трансмиссионных компрессоров оптимальный к.п.д. ступеней и высокая регули руемость. Примеры выполнения изобретения изображены на фигурах: фиг. 1 - продольный разрез трансмиссионного компрессора, фиг. 2 - вид на конический улавливающий подшипник с деталировкой, фиг. 3 и 4 - продольный разрез трансмиссионного компрессора. Трансмиссионный компрессор служит для сжатия кислорода и содержит четыре ступени сжатия, из которых на фиг.1 на левой стороне показаны первая и третья ступени сжатия (1,3), в то время как вторая и четвертая ступени (2,4) поясняются только стыками вала. Ступени сжатия 1- 4 приводятся встроенной смазываемой маслом трансмиссией, которая содержит внутри своего корпуса 5 центральную приводную шестерню 6, состоящую в зацеплении с шестерней 7. Каждая шестерня 7 сидит на роторном валу 8, конец которого отделен от шестерни 7, и несет рабочее колесо 9 ступеней сжатия 1-4. Каждый вал ротора 8 отгороженной от рабочего колеса 9 стороной размещен в корпусе трансмиссии 5 в смазываемом маслом сегментном шарнирном подшипнике 10. Посадка вала ротора 8 в корпусе трансмиссии 5 изолирована от окружающего воздуха с одной стороны с помощью концевой крышки 11, а с другой - герметично насаженным уплотнением вала 12. Свободную несущую конструкцию в виде пластины 13, по мере необхо димости, можно разместить на двух противоположных сто ронах на расстоянии от корпуса трансмиссии. Пласти ны 13 соединены кронштейнами 14 с корпусом привода 5 и вместе с ним расположены на непоказанном здесь фун даменте. Между пластинами 13 образовано промежуточное пространство c протоком окружающего воздуха. Каждая из ступеней сжатия 1-4 в корпусе компрессора содержит вращающееся рабочее колесо 9. Корпус компрессора 15 снабжен вводом 16 и закреплен на обратной стороне на задней стенке 17 корпуса компрессора 15. Стенка 17 укреплена на пластине 13 так, что пластины 13 несут ступени сжатия 1-4. Роторный вал 8 каждой из ступеней сжатия 1-4 проходит че рез пластину 13 насквозь и здесь размещен в дополнительном подшипнике. В качестве подшипника может быть использован гидравлический шарнирный сегментный подшипник, который смазан совмести мым с кислородом смазочным материалом, например, водой. В качестве дополнительного подшипника 18 может быть использован магнитный подшипник. Такие магнитные подшипники известны. Они ведут вал с помощью регули руемых магнитных полей. Такие магнитные подшипники ведут точнее и с самовыравниванием вал ротора 8. При выходе из строя магнитной системы магнитного подшипника компрессор отключается и вспомогательный подшипник, установленный во входной части 16 корпуса 15 улавливает вал ротора 8. Вспомогательный подшипник состоит из конического улавливающего подшипника 19, который содержит коническое кольцо подшипника 20, выполнен с опо 2 37208 рой на ролики 21 и огибает коническую часть ступицы 22 рабочего колеса 9. Электромагнит 23 поддерживает коническое кольцо подшипника 20 улавливающего подшипника 19 на некотором расстоянии от конической части ступицы 22 в противодействии силе пружины 24. При выходе из строя магнитной системы магнитного подшипника электромагнит 23 отключается, и пружина давит на коническое кольцо подшипника 20 в направлении конической части ступицы 22, что обеспечивает практически мгновенное ведение рабочего колеса 9 и надежность его движения по инерции до остановки. Роторный вал 8 уплотнен относительно наружной атмосферы внутри задней стенки 17 корпуса компрессора 15 коротким уплотнением вала 25, которое изготовлено как керамическая сухая плавающая втулка, смазываемая газом. При этом обеспечен отвод вытекающего кислорода вместе с изолирующим воздухом в систему оттока и ихбеспроблемное улетучивание в машинный зал. По сравнению с подшипником, смазываемым маслом, этот конструкционный принцип допускает уплотнение роторов с больши ми диаметрами. Описанное размещение вала ротора 8 в дополнительном подшипнике 18 в пластине 13 и в смазываемом маслом подшипнике 10 в корпусе привода 5 при расположении только по одному рабочему колесу 9 на каждом валу ротора 8 дает благоприятное соотношение рычагов в смазываемом маслом подшипнике 10. В отличие от этого выполнения роторный вал 8 может быть, как показано на фиг. 3, также расположен в другом подшипнике 26, смазываемом маслом, который расположен на другой стороне шестерни 7 в корпусе трансмиссии 5. В этом случае дополнительный подшипник 18 несет (в особенности при применении магнитного подшипника) прежде всего функцию ведуще го и демпфи рующего подшипника. Согласно фиг. 4 каждый роторный вал, приводимый шестерней 7, несет два рабочих колеса 9. За каждым из расположенных так рабочих колес 9 расположен дополнительный подшипник - магнитный, который действует как ведущий и демпфи рующий подшипник. Благодаря очень близкому расположению вала ротора от рабочего колеса 9, обеспечен очень малый свес центра тяжести рабочего колеса 9. Одновременно увели чен диаметр вала ротора 8, на что оказывает позитивное воздействие применение сухой керамической газосмазываемой плавающей уп лотнительной втулки 25. Незначительный свес центра тяжести рабочего колеса и увели ченный диаметр вала ротора 8 уменьшают склонность к колебаниям рабочего колеса 9, что приводит к устранению увеличенных амплитуд колебаний и достижению спокойного хода. Большое промежуточное пространство между содержащим смазочное масло корпусом привода 5 и работающими с кислородом ступенями сжатия 1-4, содержащее воздух окружающей атмосфе ры, способствует тща тельному отделению масла от кислорода. Оба фактора уменьшают опасность пожара, что сви детельствует о создании надежного компрессора. Изобретение может быть использовано не только для сжатия кислорода, но и других га зов, если необхо дима особая чистота газа на масло в области нескольких ррm. 3 37208 Фиг. 1 Фиг. 2 4 37208 Фиг. 3 5 37208 Фиг. 4 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 6 37208 7