РОЛИКОЛОПАСТНОЙ КОМПРЕССОР С УСТРОЙСТВОМ ТОРЦЕВОГО УПЛОТНЕНИЯ ВАЛА И СПОСОБ ЕГО РАЗГРУЗКИ ОТ ОСЕВЫХ СИЛ

РОЛИКОЛОПАСТНОЙ КОМПРЕССОР С УСТРОЙСТВОМ ТОРЦЕВОГО УПЛОТНЕНИЯ ВАЛА И СПОСОБ ЕГО РАЗГРУЗКИ ОТ ОСЕВЫХ СИЛ


RU (11) 2301358 (13) C1

(51) МПК
F04C 18/14 (2006.01)
F04C 27/00 (2006.01) 

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

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005133729/06 
(22) Дата подачи заявки: 2005.11.02 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.11.02 
(45) Опубликовано: 2007.06.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2253735 С2, 10.06.2005. SU 1267048 A1, 30.10.1986. RU 2138650 C1, 21.01.1998. US 4022553 A, 10.05.1977. JP 3130593 A, 04.06.1991. 
(72) Автор(ы): Беляев Вячеслав Евгеньевич (RU); Вдовин Петр Иванович (UA); Косой Александр Семенович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" (RU) 
Адрес для переписки: 105118, Москва, пр-т Буденного, 16, ФГУП "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют", правовое управление, Т.Е. Гордеевой 

(54) РОЛИКОЛОПАСТНОЙ КОМПРЕССОР С УСТРОЙСТВОМ ТОРЦЕВОГО УПЛОТНЕНИЯ ВАЛА И СПОСОБ ЕГО РАЗГРУЗКИ ОТ ОСЕВЫХ СИЛ

Изобретение относится к области роторных машин, в частности к компрессорам. Ролико-лопастной компрессор содержит корпус с выполненными в нем каналами для подвода и отвода рабочей среды, ротор и ролики-разделители, размещенные в корпусе с образованием между ротором, роликами-разделителями и корпусом полостей, опоры и узлы уплотнения. Каждый из узлов уплотнения содержит ступени высокого давления, низкого давления и бесконтактного уплотнения, причем ступень низкого давления связана с атмосферой, ступень высокого давления посредством дополнительно выполненного в корпусе канала - с одной из полостей, образованных ротором, роликами-разделителями и корпусом, а ступень бесконтактного уплотнения снабжена кольцом-гребнем с выполненными в нем канавками. Способ разгрузки от осевых сил ротора ролико-лопастного компрессора заключается в том, что из полости высокого давления к ступени высокого давление узла уплотнения подают газ, который через бесконтактное уплотнение направляют в полость низкого давления, из которой его выводят таким образом, чтобы обеспечить давление в полости низкого давления в диапазоне от 0,02 до 0,05 ати. Обеспечивается надежная герметичность корпуса компрессора по выходному валу, а также эффективная разгрузка ротора от воздействия осевых сил. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области роторных машин, в частности к компрессорам.

Известна ролико-лопастная гидромашина, содержащая ротор с лопастями и вращающиеся с ним синхронно ролики-разделители, расположенные в корпусе (Авторское свидетельство №1267048, МПК F04C 2/04, БИ №40 за 1986 г.) - аналог.

В данном устройстве имеются разгрузочные каналы и двойное контактное уплотнение вала с дренажным каналом.

Недостатком данной конструкции уплотнения вала является то, что она не обеспечивает надежную и долговечную работу конструкции, а существующая система подпора не обеспечивает разгрузку ротора от воздействия осевых сил.

Известна ролико-лопастная машина, содержащая корпус с выполненными в нем каналами для подвода и отвода рабочей среды, ротор и ролики-разделители, размещенные в корпусе с образованием между ротором, роликами-разделителями и корпусом полостей, опоры и узлы уплотнения (патент РФ №2253735, МПК F01C 1/14, опубл.27.12.05 г.) - аналог.

Недостатком данной конструкции является то, что она не обеспечивает надежную герметизацию и разгрузку ротора от осевых сил.

Известно также многоступенчатое торцевое уплотнение, содержащее основную и вспомогательную ступени, последняя из которых выполнена в виде гидрозатвора из двух уплотнений, между которыми подается запирающая жидкость (патент РФ №2116536, МПК F01J 15/34, опубл. 27.07.98 г.) - аналог.

Известное устройство не обеспечивает герметичность корпуса на выходе вала по уплотняющей жидкости.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является обеспечение надежной герметичности корпуса компрессора по выходному валу, а также эффективная разгрузка ротора от воздействия осевых сил.

Указанный технический результат достигается тем, что ролико-лопастной компрессор, содержащий корпус с выполненными в нем каналами для подвода и отвода рабочей среды, ротор и ролики-разделители, размещенные в корпусе с образованием между ротором, роликами-разделителями и корпусом полостей, опоры и узлы уплотнения, каждый из узлов уплотнения содержит ступени низкого давления, высокого давления и бесконтактного уплотнения, причем ступень низкого давления связана с атмосферой, ступень высокого давления посредством дополнительно выполненного в корпусе канала - с одной из полостей, образованных ротором, роликами-разделителями и корпусом, а ступень бесконтактного уплотнения снабжена кольцом-гребнем с выполненными в нем канавками.

В ролико-лопастном компрессоре ступень низкого давления может быть соединена с атмосферой посредством эжектирующего устройства.

В ролико-лопастном компрессоре эжектирующее устройство может содержать сопло Вентури с выполненными в нем отверстиями, например радиальными.

В ролико-лопастном компрессоре ступень уплотнения высокого давления может содержать, по меньшей мере, одно подпружиненное антифрикционное кольцо, а также соединенное с корпусом и выполненное с возможностью осевого перемещения кольцо, причем в указанном кольце герметично закреплено дополнительное антифрикционное кольцо, выполненное с возможностью стыковки с кольцом-гребнем бесконтактной ступени уплотнения.

В ролико-лопастном компрессоре на кольце ступени бесконтактного уплотнения выполнены канавки глубиной L, определяемой из соотношения L (Rконт.-Rвн.), где Rвн. - внутренний радиус кольца ступени бесконтактного уплотнения, Rконт. - радиус соединения кольца ступени высокого давления, выполненного с возможностью осевого перемещения, с корпусом. Канавки могут быть выполнены спиральными.

В ролико-лопастном компрессоре ступень низкого давления узла уплотнения со стороны выходного вала может содержать антифрикционное уплотнительное кольцо, связанное с отверстиями, например радиальными соплами Вентури.

В ролико-лопастном компрессоре ступень высокого давления может быть соединена с полостью, например с пазом, выполненным в корпусе компрессора, соединенной с рабочей полостью между корпусом, роликом-разделителем и ротором в полости высокого давления ступени высокого давления, т.е. в зоне отводящего канала.

Известен способ разгрузки от осевых сил ролико-лопастной гидромашины, содержащей ротор с лопастями и вращающимися с ним синхронно роликами-разделителями, расположенными в корпусе (Авторское свидетельство №1267048, МПК F04C 2/04, БИ №40 за 1986 г.) - аналог.

Недостатком известного способа является то, что существующая система подпора не обеспечивает разгрузку ротора от осевых сил.

Известен способ разгрузки от осевых сил гидромашины, содержащей ротор с лопастями и вращающиеся синхронно с ним ролики-разделители, расположенные в корпусе, имеющем подвижные уплотняющие элементы торцов ротора (патент РФ №2069798, МПК F04C 2/344, опубл.27.11.96 г.) - аналог.

Недостатком данной конструкции является то, что в известном решении не обеспечивается надежная герметизация и разгрузка ротора от осевых сил.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является обеспечение надежной герметичности корпуса компрессора по выходному валу, а также эффективная разгрузка ротора от воздействия осевых сил.

Заявляемый технический результат достигается тем, что в способе разгрузки от осевых сил ротора ролико-лопастного компрессора с узлом уплотнения, содержащим ступени высокого давления, низкого давления и бесконтактного уплотнения, заключающемся в том, что из полости высокого давления к ступени высокого давление узла уплотнения подают газ, который через бесконтактное уплотнение направляют в полость низкого давления, из которой его выводят таким образом, чтобы обеспечить давление в полости низкого давления в диапазоне от 0,02 до 0,05 ати.

В способе могут использовать бесконтактное уплотнение, содержащее кольцо-гребень с выполненными в нем канавками.

В способе заданный диапазон давления могут поддерживать выполнением в ролико-лопастном компрессоре на кольце ступени бесконтактного уплотнения канавок глубиной L, определяемой из соотношения L (Rконт.-Rвн.), где Rвн. - внутренний радиус кольца ступени бесконтактного уплотнения, Rконт. - радиус соединения элемента ступени высокого давления, выполненного с возможностью осевого перемещения, с корпусом.

В способе для поддержания заданного диапазона давления используют сопло Вентури с выполненными в нем каналами, например радиальными.

Для предотвращения выброса масла в полость многоступенчатого торцевого уплотнения полость многоступенчатого торцевого уплотнения, примыкающая к масляной полости, наддувается газом высокого давления посредством соединения с полостью высокого давления ролико-лопастного компрессора.

Сопоставительный анализ с известными решениями показывает, что заявляемое решение отличается способом разгрузки ротора от осевых сил, выполнением торцевого уплотнения с полостью высокого давления, наддутой рабочим телом из полости высокого давления компрессора, а также дренажированием с помощью сопла Вентури уплотнения выходного вала и выполнения канавок.

Предлагаемый ролико-лопастной компрессор с торцевым уплотнением иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-8.

На фиг.1 представлен поперечный разрез ролико-лопастного компрессора,

на фиг.2 - элемент сечения А-А фиг.1 со схемой движения рабочего тела,

на фиг.3 - элемент Б фиг.1,

на фиг.4 - элемент Б фиг.1 в сечении, провернутом в окружном направлении,

на фиг.5 - элемент В фиг.1,

на фиг.6 - элемент сечения Г-Г фиг.2,

на фиг.7 - элемент Г фиг.3,

на фиг.8 - элемент сечения Ж-Ж фиг.7.

На чертежах показан двухступенчатый ролико-лопастной компрессор, который содержит корпус 1 с подводящими каналами 2 и 41, отводящими каналами 3 и 42 и отверстиями 4 с размещенными в них роликами-разделителями 5 с пазами 6 и ротором 7 с лопастями 8 и валом 9. Ролико-лопастной компрессор содержит также синхронизирующий механизм 10, опоры 11 и многоступенчатые торцевые уплотнения 12, каждое из которых содержит ступени бесконтактного уплотнения, ступени низкого давления 13 и ступени высокого давления 14. В ступенях имеются выполненные с возможностью движения кольца 15, 16 и 17, пружины 18, кольцо-гребень 19 с канавками 20, антифрикционные кольца 21, 22, 23 и 24, каналы разгрузки 25, каналы высокого давления 26 и 27, полость низкого давления 28, сопло Вентури 29 с радиальными отверстиями 30, прижимная гайка 31 с контактными уплотнением 32, крышка 33, паз 34, канал сброса в "свечу" 35, приводной фланец 36 и каналы подвода масла 37, ступени низкого давления компрессора 38 и ступень высокого давления 39 с отводящим каналом высокого давления 40.

Показаны соответственно: на фиг.7 и 8 - диаметры телескопического соединения подвижного кольца с корпусом и конца спиральной канавки на кольце-гребне, на фиг.5 - канал сброса в "свечу", 35, на фиг.1 - приводной фланец 36 и каналы подвода масла 37.

Ролико-лопастной компрессор работает следующим образом. Сжимаемый газ извне через подводящий канал 2 подают в рабочую камеру ступени низкого давления 38 компрессора, где при вращении ротора 7 с лопастями 8 он сжимается и перепускается через отводящий канал 3 и подводящий канал 41 в рабочую камеру ступени высокого давления 39, где тем же образом дожимается до требуемого давления и поступает к потребителю через отводящий канал 42 ступени высокого давления 39. Ротор 7 приводится во вращение через фланец 36 от внешнего источника механической энергии. При вращении ротора 7 синхронно с ним вращаются ролики-разделители 5, при этом поочередно одни из роликов-разделителей 5 пропускают лопасти 8 ротора 7, а вторые ролики-разделители 5 в этот момент перекатываются по ротору 7 и, таким образом, разделяют ролико-лопастной компрессор на две ступени - низкого давления 38 и высокого давления 39.

В ступенях низкого давления 38 и высокого давления 39 ролико-лопастного компрессора в рабочем объеме образованы соответственно полости высокого и низкого давления, разделенные лопастью 8. Полость высокого давления ступени низкого давления 38 через отводящий канал 3 и подводящий канал 41 соединена с полостью низкого давления ступени высокого давления 39. Полость высокого давления ступени высокого давления 39 через отводящие каналы 42 и 40 соединена с потребителем газа и каналами высокого давления 26 и 27 многоступенчатых торцевых уплотнений 12. Через отводящий канал высокого давления 40 газ отводят из полости высокого давления ступени высокого давления 39, например, через паз 34, выполненный в корпусе 1 с возможностью такого отвода. Паз 34 выходит в рабочую полость ступени высокого давления 39 с размещенным в нем роликом-разделителем 5 и, следовательно, в отводящем канале высокого давления 40 постоянно поддерживается максимальное давление газа, создаваемое компрессором.

Сихронизирующий механизм 10 обеспечивает взаимное вращение роликов-разделителей 5 и ротора 7 таким образом, что при перекатывании роликов-разделителей 5 по ротору 7 имеющиеся в роликах-разделителях 5 пазы 6 в заданный момент перепускают лопасти 8. Через каналы 37 к опорам 11 и синхронизирующему механизму 10 подается масло, причем его вытеканию наружу за корпус 1 препятствует многоступенчатое торцевое уплотнение 12. Это же многоступенчатое торцевое уплотнение 12 обеспечивает герметичность компрессора в отношении сжимаемого в нем газа.

Работает многоступенчатое торцевое уплотнение 12 следующим образом. Газ высокого давления по отводящему каналу высокого давления 40 поступает в каналы высокого давления 26 и 27 ступени высокого давления 14 многоступенчатого торцевого уплотнения 12. Под действием высокого давления газа и пружины 18 кольца, выполненные с возможностью перемещения, расходятся, герметично прижимая по торцу антифрикционные кольца 22 и 23 к корпусу 1 и к выполненному с возможностью перемещения кольцу 17. Одновременно с этим выполненное с возможностью перемещения кольцо 17 с закрепленным в нем антифрикционным кольцом 24 под воздействием тех же сил от пружины 18 и газа высокого давления в каналы высокого давления 26 перемещается в направлении кольца-гребня 19. В полости между кольцом 17 и внутренним диаметром кольца-гребня 19 собирается газ, прорвавшийся сюда через торцевое уплотнение ступени высокого давления 14. Поступая в канавки 20 кольца-гребня 19, газ сжимается и отодвигает кольцо 17 в сторону, противоположную действию сил от ступени высокого давления 14, причем канавки выполняют глубиной L, определяемой из соотношения L (Rконт.-Rвн.), где Rвн. - внутренний радиус кольца ступени бесконтактного уплотнения, Rконт. - радиус соединения кольца ступени высокого давления, выполненного с возможностью осевого перемещения, с корпусом. Глубину канавок L в каждом конкретном случае выбирают в рамках заявленного диапазона из условия, что при вращении ротора 7 результирующая сила от действия всех перечисленных выше сил раскрывала стык газового бесконтактного уплотнения по кольцу-гребню 19 и антифрикционному кольцу, закрепленному в кольце 17. Поступающий из газового уплотнения в канал 35 газ отводится в "свечу". При этом избыточное давление в канале 35, находящемся непосредственно за газовым уплотнением, поддерживают на уровне 0,02-0,05 ати. Это давление является рабочим для эжектора, отсасывающего из разгрузочного канала 25 прорвавшийся из канала низкого давления сброса в свечу 35 через антифрикционное кольцо 21 газ. Сам эжектор состоит, например, из сопла Вентури 29 с радиальными отверстиями 30, соединенными с каналом 25. Антифрикционное кольцо 21 по торцу прижато к корпусу 1 гайкой 31. В гайке 31 закреплено подпружиненное контактное уплотнение 32, препятствующее вытеканию масла, например, на стоянке. В случае отсутствия необходимости выхода вала за пределы корпуса с одной из сторон вала 9 ступень низкого давления 14 многоступенчатого торцевого уплотнения 12 выполняется в виде крышки 33. При этом поддерживаемая разность давления на стенке крышки в пределах указанной величины 0,02-0,05 ати обеспечивает разгрузку ротора от осевых сил, а подача через отводящий канал высокого давления 40 в многоступенчатое торцевое уплотнение 12 газа высокого давления препятствует потере масла через многоступенчатое торцевое уплотнение 12.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Роликолопастной компрессор, содержащий корпус с выполненными в нем каналами для подвода и отвода рабочей среды, ротор и ролики разделители, размещенные в корпусе с образованием между ротором, роликами-разделителями и корпусом полостей, опоры и узлы уплотнения, каждый из узлов уплотнения содержит ступени высокого давления, низкого давления и бесконтактного уплотнения, причем ступень низкого давления связана с атмосферой, ступень высокого давления дополнительно выполненным в корпусе каналом - с одной из полостей, образованных ротором, роликами-разделителями и корпусом, а ступень бесконтактного уплотнения снабжена кольцом-гребнем с выполненными в нем канавками.

2. Роликолопастной компрессор по п.1, отличающийся тем, что ступень низкого давления соединена с атмосферой посредством эжектирующего устройства.

3. Роликолопастной компрессор по п.2, отличающийся тем, что эжектирующее устройство содержит сопло Вентури с выполненными в нем отверстиями.

4. Роликолопастной компрессор по п.1, отличающийся тем, что ступень уплотнения высокого давления содержит подпружиненные антифрикционные кольца, соединенное с корпусом и выполненное с возможностью осевого перемещения кольцо, причем в указанном кольце герметично закреплено дополнительное антифрикционное кольцо, выполненное с возможностью стыковки с кольцом-гребнем бесконтактной ступени уплотнения.

5. Роликолопастной компрессор по п.1, отличающийся тем, что на кольце ступени бесконтактного уплотнения выполнены канавки глубиной L, определяемой из соотношения L (Rконт.-Rвн.), где Rвн. - внутренний радиус кольца, Rконт. - радиус соединения элемента ступени высокого давления, выполненного с возможностью осевого перемещения, с корпусом.

6. Роликолопастной компрессор по п.1, отличающийся тем, что ступень низкого давления узла уплотнения со стороны выходного вала содержит антифрикционное уплотнительное кольцо с каналом соединенным с отверстиями сопла Вентури.

7. Роликолопастной компрессор по п.1, отличающийся тем, что ступень высокого давления связана с полостью, в корпусе компрессора, соединенной с рабочей полостью между корпусом, роликом-разделителем и ротором в полости высокого давления ступени высокого давления, т.е. в зоне отводящего канала.

8. Способ разгрузки от осевых сил ротора роликолопастного компрессора с узлом уплотнения, содержащим ступени высокого давления, низкого давления и бесконтактного уплотнения, заключающийся в том, что к ступени высокого давления узла уплотнения подают газ из полости высокого давления и через бесконтактное уплотнение направляют его в полость низкого давления, из которой его выводят таким образом, чтобы обеспечить давление в полости низкого давления в диапазоне от 0,02 до 0,05 ати.

9. Способ разгрузки ротора по п.8, отличающийся тем, что используют бесконтактное уплотнение, содержащее кольцо-гребень с выполненными в нем спиральными канавками.

10. Способ разгрузки ротора по п.8, отличающийся тем, что заданный диапазон давления поддерживают выполнением в роликолопастном компрессоре на кольце ступени бесконтактного уплотнения канавок глубиной L, определяемой из соотношения L (Rконт.-Rвн.), где Rвн. - внутренний радиус кольца ступени бесконтактного уплотнения, Rконт. - радиус соединения элемента ступени высокого давления, выполненного с возможностью осевого перемещения, с корпусом.

11. Способ разгрузки ротора по п.8, отличающийся тем, что для эжектирования используют сопло Вентури с выполненными в нем каналами.

12. Способ разгрузки ротора по п.8, отличающийся тем, что на ступень высокого давления узла уплотнения подают максимальное давление газа, создаваемое в роликолопастном компрессоре.





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