Паровая винтовая машина
STEAM SCREW MACHINE

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а именно к устройствам паровых винтовых машин (ПВМ), работающих на водяном паре.
Из уровня техники известна ПВМ (патент РФ №2319840, F01C 1/16, опубликовано 20.03.2008 г.), содержащая корпус высокого давления (КВД) с впускным патрубком для подачи пара высокого давления, корпус низкого давления (КНД) с выпускным патрубком для отвода пара низкого давления, ведущий и ведомый винтовые роторы, параллельно установленные на попарно размещенных в КВД и КНД опорных подшипниках, имеющие в средней части винтовые зубья, связанные между собой при помощи синхронизирующих шестерен и снабженные разгрузочными дисками, размещенными в расточках КВД с образованием разгрузочных полостей, сообщенных с выпускным патрубком, причем КВД и КНД соединены между собой при помощи центрирующего днища, расположенного по торцу высокого давления роторов.
Недостатком известной ПВМ является возможность попадания масла из полости опорных подшипников в паровые полости и смешения воды со смазочным маслом, ухудшая тем самым свойства масла.
Наиболее близким техническим решением является ПВМ (патент РФ №2464427, МПК F01С 1/16, опубликовано 20.10.2012 г.), содержащая КВД с впускным патрубком для подачи пара высокого давления, КНД с выпускным патрубком для отвода отработавшего пара низкого давления, ведущий и ведомый роторы, параллельно установленные на попарно размещенных в КВД и КНД опорных подшипниках, связанные между собой при помощи синхронизирующих шестерен, имеющие в своей средней части винтовые зубья, находящиеся в зацеплении и снабженные двойными торцовыми уплотнениями, а также размещенными в КВД разгрузочными дисками, причем торцы дисков, обращенные к винтовым зубьям, сообщены с впускным патрубком, а противоположные торцы - с выпускным патрубком, между опорными подшипниками и торцовыми уплотнениями установлены разделительные диафрагмы с образованием с роторами зазоров и с торцовыми уплотнениями полостей, сообщенных с атмосферой при помощи сливных патрубков. Разделительные диафрагмы имеют противоположно направленные маслосгонную и водосгонную резьбы. Валы на участках, на которых диафрагмы образуют с роторами зазоры, имеют гладкую поверхность.
Особенностью известной ПВМ является значительная продолжительность периодов пуска и останова из-за необходимости ее (ПВМ) предпускового прогрева и охлаждения после останова. В указанные периоды не допускается прекращение подачи смазочного масла, выполняющего также функции охлаждающей жидкости, и затворной воды в торцовых уплотнениях. Неудовлетворительная работа разделительных диафрагм может послужить причиной загрязнения смазочного масла водой и (или) дренируемой затворной воды смазочным маслом.
Недостатком известной ПВМ является низкая эффективность разделительных диафрагм в периоды пуска и останова ПВМ вследствие исчезновения насосного эффекта, обусловленного вращением валов, что приводит к снижению надежности машины.
Задачей изобретения является повышение надежности ПВМ. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных характеристик ПВМ за счет исключения обводнения смазочного масла и замасливания утечек воды из торцовых уплотнений.
Задача изобретения решается и технический результат достигается паровой винтовой машиной, содержащей корпус высокого давления с впускным патрубком для подачи пара высокого давления, корпус низкого давления с выпускным патрубком для отвода пара низкого давления, ведущий и ведомый винтовые роторы, параллельно установленные на попарно размещенных в обоих корпусах опорных подшипниках, кинематически связанные между собой посредством синхронизирующих шестерен и снабженные упорными подшипниками, размещенными в корпусе высокого давления, причем ведущий и ведомый винтовые роторы снабжены разгрузочными дисками, размещенными в расточках корпуса высокого давления с образованием разгрузочных полостей, сообщенных посредством каналов с выпускным патрубком, между опорными подшипниками и винтовой частью роторов установлены двойные торцовые уплотнения, а на стыке корпусов высокого и низкого давления установлено днище с отверстиями для валов роторов и впускным окном, также в корпусах высокого и низкого давления между каждым опорным подшипником и торцовым уплотнением установлены разделительные диафрагмы, образующие с роторами бесконтактные уплотнения, в которой в отличие от прототипа каждая разделительная диафрагма выполнена из двух диафрагм, разнесенных между собой с образованием между ними кольцевого объема, причем каждый кольцевой объем снабжен отверстием для подачи в него сжатого воздуха.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен разрез ПВМ в вертикальной плоскости, проходящей через ось ведущего ротора, на фиг. 2 - увеличенный вид А на фиг. 1, а на фиг. 3 - разрез ПВМ в горизонтальной плоскости, проходящей через продольные оси ведущего и ведомого роторов,
Предлагаемая ПВМ содержит КВД 1 с впускным патрубком 2 для подачи пара высокого давления, КНД 3 с выпускным патрубком 4 для отвода пара низкого давления, ведущий 5 и ведомый 6 винтовые роторы. Роторы 5 и 6 параллельно установлены на попарно размещенных в КВД 1 и КНД 3 опорных
подшипниках 7, снабжены упорными подшипниками 8, размещенными в КВД 1, кинематически связаны между собой посредством синхронизирующих шестерен 9. Роторы 5 и 6 снабжены также разгрузочными дисками 10, размещенными в расточках 11 КВД 1 с образованием разгрузочных полостей 12, сообщенных с выпускным патрубком 4 посредством каналов 13, и двойными торцовыми уплотнениями 14. На стыке КВД 1 и КНД 3 расположено днище 15, в котором выполнены отверстия 16 для роторов 5, 6 и впускное окно 17. В КВД и КНД между опорными подшипниками 7 и двойными торцовыми уплотнениями 14 установлено по две разделительные диафрагмы 18 и 19, которые образуют с роторами бесконтактные уплотнения 20 и 21. Указанные разделительные диафрагмы разнесены между собой с образованием между ними кольцевого объема 22, причем указанный кольцевой объем снабжен отверстием 23 для подачи сжатого воздуха. Между разделительными диафрагмами 18 и двойными торцовыми уплотнениями 14 образованы кольцевые объемы 24, которые в нижней части сообщаются с атмосферой посредством отверстий 25.
ПВМ работает следующим образом.
Пар высокого давления через впускной патрубок 2 и впускное окно 17 поступает в полость, образуемую зубьями роторов 5, 6 и расточками КНД 3, расширяется, увеличивая указанную полость, вращая роторы 5, 6 и обеспечивая возникновение механической мощности на роторах. Радиальные и осевые усилия, возникающие на роторах 5 и 6, воспринимаются опорными 7 и упорными 8 подшипниками, при этом осевые усилия, обусловленные воздействием пара на винтовые части роторов, частично компенсируются осевыми силами противоположного направления, действующими на разгрузочные диски 10. Бесконтактное вращение роторов 5 и 6 обеспечивается синхронизирующими шестернями 9. Вырабатываемая мощность с вала ведущего ротора посредством муфты передается на приводимый механизм.
Во время работы ПВМ, а также в периоды прогрева и остывания, до пуска и после останова ПВМ, осуществляется ее снабжение смазочным маслом и затворной водой.
Смазочное масло на подшипники 7 и 8 подается через отверстия 26 и отводится через отверстия 27. Изоляция масляных полостей со стороны торцовых уплотнений и препятствование загрязнению дренируемой затворной воды обеспечивается бесконтактными уплотнениями 21, образованными разделительными диафрагмами 19.
Затворная вода в двойные торцовые уплотнения 14 подается через отверстия 28 и отводится через отверстия 29. Проникновению утечек затворной воды в масляные полости препятствуют бесконтактные уплотнения 20, образованные разделительными диафрагмами 18, а сами утечки стекают через отверстия 25 в дренаж.
Уплотнения 20 и 21 без дополнительных мероприятий не обеспечивают полной герметизации масляных полостей и полостей, в которые попадают утечки затворной воды, особенно в периоды пуска и останова ПВМ. Поэтому согласно изобретению предусмотрена подача сжатого воздуха через отверстия 23 в кольцевые объемы 22, которая обеспечивает противодавление, препятствующее протечкам через уплотнения 20 и 21 затворной воды и масла даже при отсутствии вращения валов ПВМ.
Таким образом, предложенная конструкция ПВМ позволяет улучшить ее эксплуатационные характеристики, а также повысить надежность ее работы в периоды пуска и останова.