Консольний відцентровий компресор

Реферат: Консольний відцентровий компресор містить вал, робоче колесо, розвантажувальне лабіринтне ущільнення виступу на тильній стороні основного диска робочого колеса, лабіринтне ущільнення покривного диска робочого колеса і розвантажувальну камеру, всмоктуючий патрубок компресора, перепускний трубопровід, торцеве газове ущільнення, камеру підведення буферного газу і лабіринтне ущільнення вала. В перепускному трубопроводі, що сполучає розвантажувальну камеру зі всмоктуючим патрубком компресора, встановлений обмежувач витрати газу, виконаний у вигляді змінного дроселя, керований пристроєм у вигляді диференціального циліндра, з поршнем. Відношення робочих площ поршневої порожнини і штокової порожнини якого дорівнює відношенню площі круга, обмеженого діаметром лабіринтного ущільнення покривного диска, до площі кільця, обмеженого діаметром розвантажувального лабіринтного ущільнення виступу на тильній стороні основного диска робочого колеса і розвантажувальним діаметром торцевого газового ущільнення. При цьому поршнева порожнина диференціального циліндра сполучена зі всмоктуючим патрубком компресора, а його штокова порожнина - з розвантажувальною камерою. UA 94235 U (12) UA 94235 U UA 94235 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до компресоробудування, а саме до пристроїв для зниження або урівноваження осьової сили шляхом перепуску газу з розвантажувальної порожнини, розташованої за робочим колесом, на вхід відцентрового консольного компресора і дозволяє при його використанні підвищити ресурс і економічність його роботи. Відомий відцентровий консольний компресор, що містить встановлене на валу робоче колесо, а також розвантажувальну камеру, утворену розвантажувальним лабіринтним ущільненням виступу на тильній стороні основного диска робочого колеса, причому розвантажувальна камера сполучається зі всмоктуючим патрубком компресора (Герасимов Б.Я., Шавкин Н.К.// Газоперекачивающие агрегаты для магистральных газопроводов. - Л.: "Недра", 1969. - С. 144. - Рис. 56). Відомий також відцентровий компресор (Презентация ЗАО "НПФ "Невинтермаш" Реконструкция нагнетателя Н270-14-7: Материалы Семнадцатой Международного симпозиума "Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования - 2012" 6-8 июня, 2012 г. - СП. - С. 52-58.), що містить встановлене на валу робоче колесо, торцеве газове ущільнення, камеру підведення буферного газу і лабіринтне ущільнення вала, що відокремлює камеру підведення буферного газу від робочого колеса. Спільним недоліком згаданих вище відомих конструкцій є те, що при зміні режиму роботи компресора відбувається зміна осьової сили, що діє на ротор компресора, причому на нерозрахункових режимах осьова сила може у декілька разів перевищувати осьову силу на номінальному режимі роботи компресора, що викликає швидкий знос осьового підшипника і призводить до зниження ресурсу роботи компресора в цілому. Задачею корисної моделі є усунення вказаного недоліку шляхом підтримки осьового зусилля в заданих межах за рахунок регулювання тиску газу в розвантажувальній камері компресора, що дозволяє врівноважувати осьове зусилля, що діє на осьовий підшипник на всіх режимах роботи компресора, і значно підвищує ресурс його роботи. Технічний результат корисної моделі - підвищення надійності і плавності регулювання осьової сили і зниження навантаження на осьовий підшипник у відцентрових консольних компресорах. Поставлена задача вирішується тим, що у відцентровому консольному компресорі, що містить встановлене на валу робоче колесо, розвантажувальне лабіринтне ущільнення виступу на тильній стороні основного диска робочого колеса, лабіринтне ущільнення покривного диска робочого колеса і розвантажувальну порожнину, сполучену зі всмоктуючим патрубком компресора перепускним трубопроводом, а також торцеве газове ущільнення, камеру підведення буферного газу і лабіринтне ущільнення вала, що відокремлює камеру підведення буферного газу від розвантажувальної камери, згідно з корисною моделлю, в перепускному трубопроводі, що сполучає розвантажувальну камеру зі всмоктуючим патрубком компресора, додатково встановлений обмежувач витрат газу, виконаний у вигляді змінного дроселя, наприклад золотникового типу, керований пристроєм у вигляді диференціального циліндра, з підпружиненим поршнем, відношення робочих площ поршневої порожнини і штокової порожнини якого дорівнює відношенню площі круга, обмеженого діаметром лабіринтного ущільнення покривного диска, до площі кільця, обмеженого діаметром розвантажувального лабіринтного ущільнення виступу на тильній стороні основного диска робочого колеса і розвантажувальним діаметром торцевого ущільнення, при цьому поршнева порожнина диференціального циліндра сполучена зі всмоктуючим патрубком компресора, а його штокова порожнина - з розвантажувальною камерою. Таким чином, відцентровий компресор має наступні істотні відмітні ознаки: - перепускний трубопровід, що сполучає розвантажувальну камеру зі всмоктуванням компресора, додатково забезпечений обмежувачем витрати газу, який є змінним дроселем, наприклад золотникового типу; - змінний дросель, встановлений в перепускному трубопроводі, управляється пристроєм у вигляді диференціального циліндра, з поршнем, відношення робочих площ поршневої порожнини і штокової порожнини якого дорівнює (або близько до нього) відношенню площі круга, обмеженого діаметром лабіринтного ущільнення покривного диска робочого колеса, до площі кільця, обмеженого діаметром розвантажувального лабіринтного ущільнення виступу на тильній стороні основного диска робочого колеса і розвантажувальним діаметром торцевого газового ущільнення. Згідно з корисною моделлю, при рівності діаметрів лабіринтного ущільнення покривного диска і розвантажувального лабіринтного ущільнення виступу на тильній стороні основного диска робочого колеса, повинна виконуватися умова: 2 2 2 2 2 2 D п/(D п-D ш)=(0,95…1,05)D вх/(D р-D в); 1 UA 94235 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 де Dв - розвантажувальний діаметр торцевого ущільнення компресора, мм; Dвx - діаметр лабіринтного ущільнення покривного диска, мм; Dп - діаметр поршня диференціального циліндра, мм; Dp - діаметр розвантажувального лабіринтного ущільнення, мм; Dш - діаметр штока диференціального циліндра, мм. - поршнева порожнина диференціального циліндра сполучена зі всмоктуючим патрубком компресора, а його штокова порожнина - з розвантажувальною камерою; - попереднє підтискання поршня виконується пружиною. Перераховані вище істотні відмітні ознаки необхідні і достатні для вирішення поставленої технічної задачі, а саме підвищення надійності і економічності відцентрового компресора: - установка змінного дроселя в перепускному трубопроводі, що сполучає розвантажувальну камеру зі всмоктуючим патрубком компресора, дозволяє змінювати тиск газу в розвантажувальній порожнині і тим самим впливати на осьову силу; - виконання пристрою для управління змінним дроселем у вигляді диференціального циліндра з поршнем, відношення робочих площ поршневої порожнини і штокової порожнини якого дорівнює (або близько до нього) відношенню площі круга, обмеженого діаметром лабіринтного ущільнення покривного диска робочого колеса, до площі кільця, обмеженого діаметром розвантажувального лабіринтного ущільнення виступу на тильній стороні основного диска робочого колеса і розвантажувальним діаметром торцевого ущільнення дозволить врівноважувати осьове зусилля, що діє на робоче колесо компресора, і компенсувати вплив зміни режиму його роботи на осьову силу; - з'єднання поршневої порожнини диференціального циліндра зі всмоктуючим патрубком компресора, а його штокової порожнини - з розвантажувальною камерою дозволить підтримувати тиск газу в розвантажувальній камері на певну величину більше, ніж тиск всмоктування компресора; - виконання поршня диференціального циліндра, в якому відношення робочих площ поршневої порожнини і штокової порожнини не набагато відрізняється від номінального значення відношення площі круга, обмеженого діаметром лабіринтного ущільнення покривного диска робочого колеса і діаметром розвантажувального лабіринтного ущільнення виступу на тильній стороні основного диска робочого колеса і розвантажувальним діаметром торцевого ущільнення, приведе до залишкової "негативної" або "позитивної" осьової сили і дасть можливість забезпечити стійкішу роботу компресора; - попереднє підтискання поршня пружиною забезпечить, за відсутності тиску буферного газу, закриття обмежувача витрати газу. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показаний подовжній розріз відцентрового консольного компресора з перепускним трубопроводом, в якому встановлений обмежувач витрат газу у вигляді регулюючого клапана з пристроєм для його управління у вигляді диференціального циліндра, а на фіг. 2. показаний відцентровий консольний компресор з перепускним трубопроводом, в якому встановлений обмежувач витрати газу золотникового типу. Відцентровий консольний компресор містить вал 1, робоче колесо 2, розвантажувальне лабіринтне ущільнення 3, виступи 4 на тильній стороні основного диска робочого колеса і лабіринтне ущільнення 5 на покривному диску робочого колеса. Герметичність компресора забезпечує кінцеве ущільнення, в яке входять торцеве газове ущільнення 6 і лабіринтне ущільнення вала 7. Між торцевим газовим ущільненням 6 і лабіринтним ущільненням 7 виконана камера підведення буферного газу 8, а між лабіринтним ущільненням 7 і тильною стороною робочого колеса 2 - розвантажувальна камера 9, яка сполучена зі всмоктуючим патрубком 10 компресора перепускним трубопроводом 11 з обмежувачем витрати газу, виконаним у вигляді змінного дроселя, наприклад регулюючого клапана 12 (фіг. 1) або золотника 13 (фіг. 2). Для управління змінним дроселем є спеціальний пристрій, виконаний у вигляді диференціального циліндра 14, з поршнем 15, який створює з корпусом 16 диференціального циліндра 14 поршневу 17 і штокову 18 порожнини. Поршнева порожнина 17 сполучена каналом 19 зі всмоктуючим патрубком 10 компресора, а штокова порожнина 18 сполучена через канал 20 в корпусі 16 диференціального циліндра і перепускний трубопровід 11 з розвантажувальною камерою 9. У поршневій порожнині 17 диференціального циліндра 14 розміщена пружина 21, що забезпечує попереднє закриття змінного дроселя (регулюючого клапана 12 або золотника 13). Відношення площі поперечного перерізу поршневої порожнини 17 до площі поперечного перерізу штокової порожнини 18 має дорівнювати (або близько до нього) відношенню площі круга, обмеженого діаметром Dвx лабіринтового ущільнення 5 покривного диска робочого 2 UA 94235 U 5 10 15 20 25 30 35 40 колеса 2, до площі кільця, обмеженого діаметром Dp лабіринтового ущільнення 3 і розвантажувальним діаметром Dв торцевого ущільнення 6 компресора. Тобто повинна виконуватися умова: 2 2 2 2 2 2 D п/(D п-D ш)=(0,95.1,05)D вх/(D р - D в). Відцентровий консольний компресор працює таким чином. У початковому положенні, перед пуском компресора, поршень 15 диференціального циліндра під дією пружини 21 зміщений. При цьому змінний дросель обмежувача витрати газу закритий (регулюючий клапан 12 або золотник 13). При пуску компресора (коли тиск газу на вході дорівнює нулю) спочатку подається буферний газ в камеру 8, а з неї, через зазор лабіринтного ущільнення вала 7, в розвантажувальну камеру 9 і далі по перепускному трубопроводу 11 в штокову порожнину 18 диференціального циліндра. По мірі підвищення тиску буферного газу в штоковій порожнині 18 диференціального циліндра, зусилля від тиску газу перевищить силу стискування пружини 21 і поршень 15 зміститься, відкривши дросель (регулюючий клапан 12 або золотник 13), і буферний газ почне перетікати з розвантажувальної камери 9 через перепускний трубопровід 11 у всмоктуючий патрубок 10 компресора. При підвищенні тиску газу на вході в компресор, а також в поршневій порожнині 17 диференціального циліндра, рівність зусиль, що діють на поршень 15, порушиться, внаслідок чого поршень 15 диференціального циліндра приходить в рух, перекриваючи (частково або повністю) регулюючим клапаном 12 (або золотником 13) перепускний трубопровід 11. Тиск газу в розвантажувальній камері 9 підвищується. Як тільки сили, що діють на поршень 15 диференціального циліндра, урівноважаться, рух його припиниться. При цьому осьові зусилля, що діють на робоче колесо 2 компресора, також урівноважаться. При роботі компресора, як на оптимальному, так і на інших режимах, потік газу надходить в розвантажувальну камеру, як через лабіринтне ущільнення 7, так і через розвантажувальне лабіринтне ущільнення 3. При цьому тиск газу у розвантажувальній камері 9, а також в штоковій порожнині 18 диференціального циліндра, підвищується. Рівність зусиль, що діють на поршень 15, порушиться, унаслідок чого поршень 15 диференціального циліндра приходить в рух, відкриваючи (частково або повністю) регулюючим клапаном 12 (або золотником 13) перепускний трубопровід 11. Тиск газу в розвантажувальній камері 9 зменшиться. Як тільки сили, що діють на поршень 15 диференціального циліндра, урівноважаться, рух його припиниться. При цьому осьові зусилля, що діють з обох боків на робоче колесо 2 компресора, також урівноважаться. Таким чином, досягається автоматичне розвантаження осьового підшипника від дії осьових сил при різних режимах роботи консольного відцентрового компресора, у тому числі при пуску компресора під час заповнення газового контуру. Таким чином, дана конструкція компресора дозволить зменшити осьові сили, що діють на робоче колесо компресора, як при заповненні газового контуру компресора, так і при його роботі на різних режимах і, отже, підвищує його надійність протягом всього періоду експлуатації компресора. Корисна модель може бути використана і в інших турбокомпресорах. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Консольний відцентровий компресор, що містить встановлене на валу робоче колесо, розвантажувальне лабіринтне ущільнення виступу на тильній стороні основного диска робочого колеса, лабіринтне ущільнення покривного диска робочого колеса і розвантажувальну камеру, сполучену зі всмоктуючим патрубком компресора перепускним трубопроводом, а також торцеве газове ущільнення, камеру підведення буферного газу і лабіринтне ущільнення вала, що відокремлює камеру підведення буферного газу від розвантажувальної камери, який відрізняється тим, що в перепускному трубопроводі, що сполучає розвантажувальну камеру зі всмоктуючим патрубком компресора, встановлений обмежувач витрати газу, виконаний у вигляді змінного дроселя, наприклад золотникового типу, керований пристроєм у вигляді диференціального циліндра, з поршнем, відношення робочих площ поршневої порожнини і штокової порожнини якого дорівнює відношенню площі круга, обмеженого діаметром лабіринтного ущільнення покривного диска, до площі кільця, обмеженого діаметром розвантажувального лабіринтного ущільнення виступу на тильній стороні основного диска робочого колеса і розвантажувальним діаметром торцевого газового ущільнення, при цьому поршнева порожнина диференціального циліндра сполучена зі всмоктуючим патрубком компресора, а його штокова порожнина - з розвантажувальною камерою. 3 UA 94235 U 5 10 2. Консольний відцентровий компресор за п. 1, який відрізняється тим, що діаметр лабіринтного ущільнення покривного диска робочого колеса рівний діаметру розвантажувального лабіринтного ущільнення виступу на тильній стороні основного диска робочого колеса, при цьому діаметри поршня і штока диференціального циліндра визначають із відношення: 2 2 2 2 2 2 D п/(D п-D ш)=(0,90…1,05)D вх/(D р-D в); де Dв - розвантажувальний діаметр торцевого ущільнення компресора, мм; Dвx - діаметр лабіринтного ущільнення покривного диска, мм; Dп - діаметр поршня диференціального циліндра, мм; Dp - діаметр розвантажувального лабіринтного ущільнення, мм; Dш - діаметр штока диференціального циліндра, мм. 4 UA 94235 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5