ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР


RU (11) 2140577 (13) C1

(51) 6 F04D17/08, F04D29/10 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - может прекратить свое действие 

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

(21) Заявка: 98106213/06 
(22) Дата подачи заявки: 1998.04.06 
(45) Опубликовано: 1999.10.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: EP 0361844 A2, 04.04.90. SU 717405 A, 28.02.80. SU 1041759 A, 15.09.83. SU 1141220 A, 23.02.85. DE 4005427 C1, 25.07.91. US 4725196 A, 16.02.88. US 4385768 A, 31.05.83. 
(71) Заявитель(и): Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" 
(72) Автор(ы): Смольников В.В.; Соколовский М.И.; Щербаков Ю.Н.; Горожанцев В.В.; Глушков Б.К. 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" 
Адрес для переписки: 614038, Пермь, ул.Ак.Веденеева, д.28, АО НПО "Искра" 

(54) ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР 

Компрессор предназначен для сжатия рабочей среды. Центробежный компрессор содержит корпус, установленное на валу рабочее колесо, опорные и упорный подшипниковые узлы с уплотнениями. Каждое уплотнение выполнено в виде пары - неподвижного диска и охватывающей его с зазором вращающейся камеры. Полость между кольцевой камерой и диском соединена каналом с источником запорной жидкости. При этом полости с каждой стороны диска перекрыты уплотнениями, связанными с приводом их раскрытия. Вариант исполнения центробежного компрессора имеет на одной из боковой стенок вращающейся камеры кольцо, взаимодействующее с лабиринтным уплотнением. А каналы, соединяющие полости кольцевой камеры с источником жидкости, выполнены в неподвижном диске. Такое выполнение компрессора позволяет исключить изнашиваемые детали в его уплотнительных узлах, повысить надежность работы уплотнений, существенно упростить конструкцию, снизить ее стоимость. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области производства центробежных машин, а именно к созданию уплотнительных узлов валов центробежных машин, и может быть использовано в компрессорах, турбинах и нагнетателях природного газа.

Широко известны конструкции нагнетателей с масляными торцевыми и щелевыми уплотнениями. При внешней простоте самих уплотнений стоимость их со всей системой обеспечения работоспособности (фильтры, насосы, арматура, емкости, теплообменники и т.п.) составляет 20-40% от стоимости компрессора.

Кроме того, система требует значительных затрат на обслуживание (потребление масла 10-200 л/сут, энергопотребление на обеспечение потока масла 7-25 м3/час на один корпус составляет 15-75 кВт).

Большинство неисправностей связано с масляными уплотнениями. Одним из перспективных направлений совершенствования компрессоров является применение сухих газовых уплотнений (европейская заявка N 0361844 - прототип).

Компрессор содержит корпус, установленное на валу рабочее колесо, внутри корпуса расположена газовая камера, изолированная с торцев с помощью сухих воздушных прокладок (уплотнений) между статором и ротором от полостей двух опорных и упорного электромагнитных подшипников вала ротора.

Одна прокладка установлена вблизи впускного отверстия, а вторая - вблизи выпускного отверстия. Как следует из работы (Труды третьего международного симпозиума "Потребители - производители компрессоров и компрессорного оборудования" 1997. Санкт-Петербург), сухие газовые уплотнения являются последним достижением технической мысли в области концевых уплотнений. Несмотря на неоспоримые эксплуатационные и экологические преимущества этих уплотнений широкое внедрение их в промышленность сдерживается большой технологической сложностью и, соответственно, стоимостью.

Так, стоимость одного уплотнения фирмы "Джон Крейн" для нагнетателя НЦ-16 (16 МВт) составляет 1,5 млрд. рублей в ценах 1997 года. Целью настоящего изобретения является совершенствование компрессора (нагнетателя), снижение его стоимости за счет принципиально нового подхода к "запиранию" газовой среды высокого давления с помощью жидкости (масла).

Поставленная цель достигается тем, что в центробежном компрессоре, содержащем корпус, установленное на валу рабочее колесо, опорные и упорный подшипниковые узлы с уплотнениями, каждое уплотнение выполнено в виде пары - неподвижного диска и охватывающей его с зазором вращающейся кольцевой П-образной камеры, полость между кольцевой П-образной камерой и диском соединена каналом с источником запорной жидкости, при этом полости с каждой стороны диска перекрыты уплотнениями, связанными с приводом раскрытия уплотнений.

Для повышения компактности конструкции компрессора, улучшения ее эксплуатационных характеристик за счет совмещения вращающейся камерой функции думмиса на одной из боковых стенок вращающейся П-образной камеры выполнено кольцо, взаимодействующее с лабиринтным уплотнением, а каналы, соединяющие П-образную кольцевую камеру с источником запирающей жидкости, выполнены в разделительном неподвижном диске.

На фиг. 1 показан центробежный компрессор (см. фиг. 1), содержит корпус, снабженный торцевыми крышками 2 и 3, на каждой из которых установлены корпусы опорных подшипниковых узлов 4 и 5 со смонтированными на них, например, дисками 6 (не менее трех на каждом корпусе), контактирующими с коаксиальной втулкой 8, которая опирается по внутренней поверхности на опорную шейку вала ротора 9. На втулке 8 смонтирована П-образная камера 7, охватывающая с зазором неподвижный разделительный диск 10, скрепленный с соответствующими корпусами 4 и 5, причем (см. фиг. 2) полость между кольцевой камерой 7 и диском 10 соединена каналом с источником запирающей жидкости, при этом полости с каждой стороны разделительного диска 10 перекрыты стояночными уплотнениями 11 и 12, взаимодействующими с приводами отжима 13 и 14, соответственно. На П-образной кольцевой камере со стороны полости нагнетания смонтировано кольцо разгрузочного устройства 15, взаимодействующее с лабиринтным уплотнением.

Ротор приводится во вращение от ведущего вала при помощи муфты 16. В исходном положении ротор неподвижен, а стояночные уплотнения 11 и 12 прижаты к соответствующим опорным поверхностям. В этом положении осуществляют заполнение запорной жидкостью внутренних полостей П-образной камеры 7 и опрессовку давлением, превышающим давление уплотняемой среды (природного газа).

При обеспечении герметичности компрессор заполняется газом и ротор начинают раскручивать. От действия центробежных сил на жидкость, при достижении давления на радиусе R неподвижного диска 10 (см. фиг. 2), превышающего давление уплотняемой среды, уплотнения 11 и 12 отжимаются от соответствующих опорных поверхностей приводами 13 и 14 (гидропоршни).

Максимальное давление, удерживаемое уплотнениями (предельный случай, когда почти вся жидкость переходит на одну сторону разделительного диска 10), определяется как

Pmax = W2/2g(R2-r2)(ж-г),

где R - наружный радиус неподвижного диска;

r - минимальный радиус расположения уплотняющей жидкости и газа;

ж, г - удельный вес уплотняющей жидкости и газа;

g - ускорение свободного падения;

W - угловая скорость вращения камеры.

Отсутствие протечек газа обеспечивается тем, что центробежная сила столба жидкости полости B уравновешивает центробежную силу газовой среды и ее статическое давление в полости A (см. фиг. 2).

Например, для нагнетателя природного газа мощностью 16 МВт при диаметре разделительного диска 580 мм, номинальной частоте вращения 5300 об/мин, давление масла на максимальном диаметре разделительного диска достигает 8,3 МПа, т.е. существенно больше, чем давление удерживаемой газовой среды - 5,5 МПа (для природного газа).

Пока вращается ротор в данном уплотнении отсутствует механическое трение уплотнений. Наличие П-образной кольцевой камеры позволяет упростить конструкцию думмиса компрессора тем, что на одной из стенок П-образной камеры смонтирован кольцевой поясок 15, взаимодействующий с лабиринтным уплотнением.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет исключить изнашиваемые детали в уплотнительных узлах, повысить надежность работы уплотнений, существенно упростить конструкцию, снизить ее стоимость. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Центробежный компрессор, содержащий корпус, установленное на валу рабочее колесо, опорные и упорный подшипниковые узлы с уплотнениями, отличающийся тем, что каждое уплотнение выполнено в виде пары - неподвижного диска и охватывающей его с зазором вращающейся камеры, полость между кольцевой камерой и диском соединена каналом с источником запорной жидкости> при этом полости с каждой стороны диска перекрыты уплотнениями, связанными с приводом их раскрытия.

2. Центробежный компрессор по п.1, отличающийся тем, что на одной из боковой стенок вращающейся камеры выполнено кольцо, взаимодействующее с лабиринтным уплотнением.

3. Центробежный компрессор по п.1, отличающийся тем, что каналы, соединяющие полости кольцевой камеры с источником жидкости, выполнены в неподвижном диске.






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