ТУРБОАГРЕГАТ КОМПРЕССОРНО-НАСОСНЫЙ

ТУРБОАГРЕГАТ КОМПРЕССОРНО-НАСОСНЫЙ


RU (11) 2133929 (13) C1

(51) 6 F25B1/053, F04D29/58 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 27.05.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 97117684/06 
(22) Дата подачи заявки: 1997.10.27 
(45) Опубликовано: 1999.07.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Баренбойм А.Б. Малорасходные фреоновые трубокомпрессоры. - М.: Машиностроение, 1974, с. 177 - 180. SU 156850 A, 02.06.63. SU 553360 A, 05.04.77. DE 4437148 A, 25.04.96. SU 1028900 A, 15.07.83. 
(71) Заявитель(и): Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет 
(72) Автор(ы): Ульянов А.Г.; Шишкин Ю.П. 
(73) Патентообладатель(и): Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет 
Адрес для переписки: 690600, Владивосток, ГСП, ул.Луговая, д.52Б, Центр по охране прав интеллектуальной собственности, Кравцовой Ю.Ю. 

(54) ТУРБОАГРЕГАТ КОМПРЕССОРНО-НАСОСНЫЙ 

Изобретение относится и перекачке паров хладагента и может быть использовано в холодильной технике, в частности в системах кондиционирования воздуха для охлаждения электронной аппаратуры, а также в комбинированных абсорбционно-компрессорных установках. Турбоагрегат содержит герметичный корпус, электродвигатель, снабженный рубашкой охлаждения, с валом, подшипники скольжения, две пары рабочих компрессорных колес. В агрегат дополнительно включена пара рабочих колес, одно из которых является компрессорным, а другое - насосным, а в системе смазки использован хладагент. Комплексное агрегатирование компрессорной и насосной частей позволяет перевести агрегат на один тип рабочего тела, полностью исключить присутствие смазочного масла и воды. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно к устройству малорасходных турбокомпрессоров, которые могут быть использованы для систем кондиционирования воздуха, для охлаждения электронной аппаратуры, а также в комбинированных абсорбционно- компрессорных установках.

Известны центробежные фреоновые компрессоры с приводом от фреоновой турбины. Особенность данной конструкции заключается в том, что приводной элемент - рабочее колесо турбины, находится на одном валу с рабочим колесом компрессора и они зафиксированы консольно на концах вала. [Захаров Ю.В. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины. - Л.: Судостроение, 1972, 399 - 491 с.]. Результаты испытаний подобных агрегатов показали, что наиболее существенный недостаток турбохолодильных машин - относительная сложность, и, следовательно, повышенная стоимость изготовления. Это снижает эффективность использования агрегатов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является турбоагрегат с электродвигателем промышленной частоты, в частности четырехступенчатый турбокомпрессор со встроенным электродвигателем. Он состоит из герметичного корпуса, электродвигателя, подшипников и двух пар, консольно закрепленных рабочих компрессорных колес на общем валу. Вал компрессора вращается в опорах скольжения; нижняя часть подшипниковых камер сложной конфигурации заполнена маслом; смазка осуществляется разбрызгиванием. Для поддержания постоянной температуры масла в масляные ванны встроены водяная рубашка и электрический подогреватель. Рабочие колеса выполнены с зауженным входом и малой относительной шириной лопаток. [Баренбойм А. Б. Малорасходные фреоновые турбокомпрессоры. - М.: Машиностроение, 1974,с.177 -180.].

Одним из основных недостатков данного устройства является смазывание подшипников скольжения разбрызгиванием масла из ванн. Известно, что взаимодействие масел с хладагентами существенно ухудшает смазывающую и уплотняющую способность смазок. И как бы ни была высока эффективность газодинамических и гидродинамических уплотнений, в любом случае имеет место унос масла из корпуса компрессора в испарительную часть холодильной машины, снижающий эффективность холодильного цикла, что в конечном результате значительно снижает эффективность работы турбоагрегата.

Анализ результатов эксплуатационной практики показал, что другим существенным недостатком является сравнительно большие габариты и масса. Это вызвано сложной конфигурацией корпуса агрегата, обусловленной размещением подшипниковых масленых ванн в его внутренней части. В громоздкие подшипниковые масленые ванны встроены водяные рубашки, требующие индивидуального подвода охлаждающей воды. Здесь же установлен и электрический нагреватель, требующий подвода электропитания. При работе же агрегата требуются соответствующие расходы воды и электроэнергии.

В дополнение к указанным недостаткам необходимо учесть и необходимость размещения в агрегате индивидуальной системы охлаждения встроенного электродвигателя.

Таким образом, конструкция указанного турбоагрегата сложна в изготовлении и эксплуатации.

Указанные недостатки полностью отсутствуют у предлагаемого технического решения.

При создании изобретения ставилась задача повышения эффективности работы турбоагрегатов за счет комплексного перевода режимов работы систем смазывания и охлаждения на принципиально новое рабочее тело - жидкий хладагент и расширения диапазона его применимости в холодильной технике.

Поставленная задача решается тем, что в известное устройство, включающее герметичный корпус, электродвигатель, снабженный рубашкой охлаждения, с валом, подшипники скольжения, две пары рабочих компрессорных колес и систему смазки дополнительно включены пара рабочих колес, одно из которых является компрессорным, а другое - насосным, а в системе смазки использован жидкий хладагент.

Дополнительная пара рабочих колес выполнена и установлена таким образом, что его всасывающая полость связана через систему осерадиальных каналов и уплотнительную головку с резервуаром с жидким хладагентом, а нагнетательная - с жидкостными магистральными трубопроводами холодильной машины, а также через систему патрубков и подсоединительную колонку с рубашкой охлаждения электродвигателя и системой охлаждения и смазки подшипников, работающих в режиме смазывания хладагентом.

Отличительные признаки заявляемого технического решения - турбоагрегат снабжен дополнительной парой рабочих колес, одно из которых является компрессорным, а другое - насосным позволяет расширить диапазон применимости конструкции в двух направлениях. Во-первых, добавление центробежного компрессорного колеса увеличивает степень повышения давления в компрессорной части агрегата и соответственно позволяет снизить давление кипения хладагента в испарительной системе холодильной машины, что является немаловажным положительным фактором (применительно к подобным агрегатам). Во-вторых, установка насосного колеса решает проблемы смазывания жидким хладагентом специальных подшипников скольжения; охлаждения встроенного электродвигателя и самое главное обеспечивает циркуляцию хладагента по магистральным жидкостным трубопроводам, входящим в состав холодильной машины. Это говорит о том, что расширяется область применения агрегата. Он может быть применен в насосных схемах, либо в схемах со значительной длиной трубопроводов, либо для перекачки жидкости из одного аппарата в другой и других технологических операций. Кроме того, наличие насосного колеса в турбоагрегате, имеющего нагнетательную полость, связанную через систему патрубков и подсоединительную колонку с рубашкой охлаждения электродвигателя и системой охлаждения и системой смазки подшипников позволили применить вместо смазочного масла жидкий хладагент. Использование жидкого хладагента в предлагаемом техническом решении дает следующие преимущества по сравнению с прототипом:

- полностью отсутствует смазочное масло, унос которого в испарительную систему холодильной машины снижает холодопроизводительность цикла;

- полностью отсутствует вода, унос которой в систему может привести к замораживанию регулирующих органов;

- отсутствует необходимость подогрева смазочных жидкостей;

- в агрегате используется только одно рабочее тело - жидкий хладагент;

- свободное пространство масленых ванн с водяными банями заполнено рабочими колесами, позволяющими перевести работу турбоагрегата на один тип рабочего тела;

- увеличена степень повышения давления за счет возрастания числа ступеней;

- значительно расширен диапазон применимости турбоагрегата, заявляемый турбоагрегат может использоваться не только в технике кондиционирования воздуха, как прототип, но и в холодильной технике.

На фиг. 1 А и фиг. 1 Б представлен предлагаемый турбоагрегат, который содержит герметичный корпус 1 со встроенным электродвигателем 2 (частота 50 Гц). По три рабочих колеса, причем колеса 3, 4 являются компрессорными, а колесо 5 - насосного типа консольно закреплены на выходных концах вала 6. Вал 6 установлен в осерадиальных подшипниках скольжения 7, 8, которые смазываются жидким хладагентом. Особенность конструкции вала 6 заключается в том, что он имеет систему осерадиальных каналов для подвода жидкого хладагента во всасывающую полость колеса 5, в том числе сквозной радиальный канал 9 и осевой канал 10 с винтовой канавкой (на чертеже не обозначена), интенсифицирующей перемещение жидкости. В осевом канале 10 при помощи резьбы зафиксирована выходная часть полого участка 11 вала 6, входящего в состав специальной уплотнительной головки 12, и неподвижные штуцеры 13, 14. В состав головки 12 входят: подшипник качения 15, неподвижное уплотнительное кольцо 16, вращающееся контркольцо 17. Штуцеры 13,14 снабжены уплотнительным устройством 18, которое через соответствующие запорно-регулирующую арматуру и трубопровод связаны с резервуаром с жидким хладагентом (запорно-регулирующая арматура, трубопровод и резервуар не являются предметом заявки). Перед колесом 5 насосного типа установлен закрепленный в герметичном корпусе 1 улиткообразный расширяющийся канал вставки 19. Выходной патрубок 20 конструктивно соединен трубой 21 с подсоединительной колонкой 22, которая в свою очередь посредством трубы 23 и отверстия 24 соединена с внутренней полостью 25 рубашки охлаждения электродвигателя 2. Внутренняя полость 25 имеет сливное отверстие 26 и специальные каналы 27,28 в подшипниковых вставках 29, соединяющие ее с подшипниками скольжения 7,8. Подшипниковая вставка 29 имеет отверстие 30, соединяющее внутреннюю полость агрегата с трубой 31, имеющей дроссельную шайбу (на чертеже не показана). В нагнетательной насосной полости предусмотрен фильтр, который на чертеже условно не показан.

Рассмотрим работу турбоагрегата без подключения к конкретному типу холодильной машины. Пуск производится при ручном обслуживании. Для предотвращения перегрузки электродвигателя необходимо чтобы при пуске давление в испарительной системе и во всасывающем трубопроводе компрессорной части было близким давлению всасывания при нормальной расчетной работе агрегата.

Пуск насосной части производится при закрытом вентиле на напорном трубопроводе, и полностью открытом вентиле на всасывающем трубопроводе для заполнения насосной части жидкостью. Переход к рабочему режиму работы осуществляется постепенным открытием вентиля на напорном трубопроводе. При этом жидкий хладагент поступает из резервуара (ресивера) по штуцерам 13, 14, снабженных уплотнительным устройством 18 в уплотнительную головку 12, которая обеспечивает герметичность корпуса 1 за счет входящих в ее состав подшипника качения 15, неподвижного уплотнительного кольца 16 и вращающегося контркольца 17 и через полый участок 11 вала 6 в осевой канал 10 с винтовой канавкой, интенсифицирующей процесс движения жидкости. Затем через сквозной радиальный канал 9 во всасывающую полость насосного колеса 5 выбрасывается из него с большой скоростью в улиткообразный расширяющийся канал вставки 19 герметичного корпуса 1 и по выходному патрубку 20 - в магистральный жидкостной трубопровод, который на чертеже не показан. Часть потока через сверление во фланце патрубка 20 перемещается по трубке 21 в подсоединительную колонку 22, а оттуда - по трубке 23 и сверлению 24 во внутреннюю полость рубашки охлаждения 25 электродвигателя 2. Здесь определенная часть потока отводит тепло, выделившееся из электродвигателя, а затем выходит из рубашки через патрубок с отверстием 26. Фиксированное количество жидкого хладагента поступает через специальные каналы 27, 28 в подшипниковых вставках 29 на смазку и охлаждение подшипников скольжения 7, 8, воспринимающих как радиальную, так и осевую нагрузку. Образовавшийся пар хладагента при работе опор отводится через паз с отверстием 30 в подшипниковой вставке 29, а затем по трубе 31 с дроссельной шайбой - во всасывающую полость компрессора. При установившемся режиме работы насосной части контролируется давление на всасывании; давление на нагнетании; уровень жидкости в колонке и перепад давления на всасывании и нагнетании.

Одновременно в момент пуска в компрессорной части пары хладагента из испарителя поочередно обегают рабочие поверхности компрессорных колес 4, 3, сжимаются и поступают в конденсатор холодильной машины (на чертеже не показаны).

При установившемся режиме работы выполняется противопомпажное регулирование и контролируются следующие параметры: температуру в подшипниках; температуру на всасывании и нагнетании; давление на всасывании; давление нагнетания паров хладагента.

Регулирование холодопроизводительности производится дросселированием потока на всасывании; регулирование производительности насосного колеса выполняется при помощи калиброванных шайб, либо перепуском части потока жидкости на всасывание. Для остановки компрессорно-насосного турбоагрегата отключается электродвигатель.

Преимущества турбокомпрессоров с приводом от электродвигателей промышленной частоты очевидны. Их масса в 3 раза меньше по сравнению с поршневыми. Минимальная долговечность подшипников составляет 7500 ч.

Комплексное агрегатирование компрессорной и насосной части позволило впервые перевести агрегат на один тип рабочего тела и расширить диапазон применимости в холодильной технике. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Турбоагрегат компрессорно-насосный, содержащий герметичный корпус, электродвигатель, снабженный рубашкой охлаждения, с валом, подшипники скольжения, две пары рабочих компрессорных колес и систему смазки, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен парой рабочих колес, одно из которых является компрессорным, а другое - насосным, а в системе смазки использован жидкий хладагент.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru