ОПОРА КОМПРЕССОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
COMPRESSOR EQUIPMENT SUPPORT

Изобретение относится к области машиностроения и относится к опорным устройствам компрессорного оборудования, и в частности предназначено для крепления к основанию различных типов компрессоров и их приводов.
Известно, что для устойчивой и безаварийной работы компрессорного оборудования, в особенности поршневых компрессорных установок, необходимо обеспечить высокую точность установки и высокую надежность крепления оборудования к основанию для обеспечения его виброустойчивости. Для обеспечения этих условий известны многие решения. К примеру, подобные технические решения известны из патентных документов US 2779559 (опубл. 29.01.1957), US 4784364 (опубл. 15.11.1988), US 5016338 (опубл. 21.05.1991), US 6405992 (опубл. 18.06.2002), US 2018106009 (опубл. 19.04.2018), RU 2578753 (опубл. 27.03.2016).
Известна также опора компрессорного оборудования по патенту на изобретение RU 2450171 (опубл. 10.05.2012), выбранная в качестве ближайшего аналога предлагаемому изобретению. Опора компрессорного оборудования, содержит опорный платик (основание оборудования, лапа, фланец) с отверстиями для установки крепежных деталей и с резьбовыми отверстиями для нажимных винтов (называемые также отжимными винтами), подпятник, установленный под опорным платиком с зазором, регулирующие пластины, слой эпоксидного компаунда и опорную раму, имеющую отверстия для установки крепежных деталей и опорную поверхность для нажимных винтов и скрепленную с опорным платиком крепежными деталями с возможностью регулирования высоты его установки над опорной рамой посредством нажимных винтов, регулирующие пластины установлены между подпятником и опорной рамой, а слой эпоксидного компаунда заполняет зазор между подпятником и опорным платиком, при этом подпятник выполнен с отбортовками (опалубкой) по его периметру, образующими нахлест с боковыми поверхностями опорного платика с возможностью перемещения последнего по вертикали. Недостатком такого технического решения является недостаточная надежность и точность установки оборудования, которая также влияет на надежность. Это связано со следующим:
- возможна деформация регулирующей пластины, на которую свободно опирается опорный платик с приформованным к нему при помощи эпоксидного компаунда подпятником после ее изготовления и до установки в опору;
- из-за поля допусков регулирующие пластины могут иметь разные размеры;
- при использовании набора регулирующих пластин может произойти не полный их прижим к опорной раме. В результате выше перечисленных недостатков может появиться так называемая «мягкая лапа». Вследствие чего, а также из-за ослабления крепежа, вибрация повышается, и оборудование может выйти из строя. Кроме того, при компенсации «мягкой лапы» затяжкой деформируется корпус компрессорного оборудования из-за местных напряжений и происходит воздействие на внутренние узлы и подшипники оборудования;
- в эпоксидном компаунде в месте расположения углов опорного платика возникают местные напряжения, которые могут привести к растрескиванию компаунда и разрушению опоры.
К недостаткам такой опоры можно также отнести:
- сложную форму подпятника с опалубкой, и как результат этого, а также из-за необходимости высокоточной обработки (с соблюдением плоскостности, параллельности и высокой чистоты шероховатости) сопрягаемых поверхностей подпятника, регулирующей пластины и опорной рамы больших габаритов - высокую трудоемкость;
- еще одним недостатком является то, что при замене оборудования, например, при ремонте, опора для нового оборудования должна быть изготовлена заново.
Таким образом, стоит проблема повышения надежности опоры для компрессорного оборудования.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности опоры для компрессорного оборудования.
Для достижения указанного технического результата опора компрессорного оборудования, содержит: опорный платик с отверстиями для установки крепежных деталей и для нажимного винта; подпятник с отверстиями для установки крепежных деталей и нажимного винта, установленный под опорным платиком; слой эпоксидного компаунда; отбортовку (опалубку) для эпоксидного компаунда; и опорную раму, имеющую отверстие для установки крепежных деталей и опорную поверхность для нажимного винта, и скрепленную с опорным платиком крепежными деталями с возможностью регулирования высоты его установки над опорной рамой посредством нажимных винтов, при этом подпятник выполнен в виде пластины, слой эпоксидного компаунда заполняет зазор между подпятником и опорной рамой, образованный отбортовкой, выполненной на опорной раме и образующей нахлест с боковой поверхностью подпятника, подпятник и отбортовка выполнены со скругленными краями (гранями, углами), в качестве крепежных деталей для скрепления опорного платика и опорной рамы применен крепеж, снабженный втулкой со стороны опорной рамы, длина которого превышает его диаметр не менее чем в 12 раз, в качестве крепежа применена шпилька с верхней и нижней гайками и шайбами или болт с головкой и верхней гайкой и шайбами. При этом в частном случае выполнения изобретения каркас опорной рамы может иметь ребра жесткости под опорным платиком, с образованием вертикальной полости под крепежные детали с одной открытой боковой стороной, при этом нижняя гайка шпильки или головка болта выполнены с горизонтальной пластиной по размеру полости. В другом частном случае компрессорное оборудование может быть выбрано из ряда: поршневой компрессор, винтовой компрессор, центробежный компрессор, привод компрессора, поршневой компрессор может быть крейцкопфным оппозитным поршневым и при этом в частном случае между подпятником и опорным платиком может быть установлена регулирующая пластина для компенсации прогиба цилиндров крейцкопфного оппозитного поршневого компрессора. Целесообразно отбортовку выполнить из тонколистовой стали.
Сборка изделия на примере крейцкопфного оппозитного поршневого компрессора происходит следующим образом. Очищаются и обезжириваются внутренние поверхности отбортовки (опалубки), опорной рамы, поверхность подпятника и в частном случае регулирующая пластина (под опоры крейцкопфа), и опорная поверхность опорного платика компрессора. Наносится герметик (например, марки Soudaflex, или любой другой подходящий герметик) изнутри отбортовки на ее стык с опорной рамой, при этом герметик герметизирует стык и скругляет его угол. Подпятник, и в частном случае регулирующая пластина, прикрепляется крепежными деталями (к примеру, винтами) к опорному платику. Неплотность прилегания при этом должна быть менее 0,02 мм и обеспечивается фрезеровкой поверхностей подпятника, а также плотным притягиванием подпятника и регулирующей пластины к опорному платику при помощи крепежа. При этом в отличие от прототипа, нет необходимости фрезеровать поверхность опорной рамы и регулирующей пластины. Компрессор устанавливается на опорную раму, при этом подпятник оказывается внутри отбортовки. При помощи нажимных винтов компрессор выставляется в плоскость горизонта, при этом выдерживается зазор между подпятником и опорной рамой, затем «от руки» до упора затягивается гайка на шпильке (или болте), скрепляющий опорный платик с опорной рамой, при этом шпилька (или болт) предварительно снабжается втулкой, которая оказывается сжатой между опорной рамой и нижней гайкой шпильки (или головкой болта). Боковые поверхности шпильки (болта) и нажимного винта предварительно обрабатываются подходящим антиадгезивом, чтобы их можно было беспрепятственно вынуть после отвердевания эпоксидного компаунда. При этом в отличие от прототипа, нет необходимости в обработке антиатгезивом поверхности опорной рамы и в частном случае регулирующей пластины. Затем герметизируется отверстие в опорной раме вокруг шпильки (болта), чтобы исключить протекание эпоксидной смолы. Затем отбортовка заподлицо заливается эпоксидной смолой. После отвердевания смолы и образования эпоксидного компаунда удаляется нажимный винт и крепежные детали, скрепляющие опорный платик с подпятником. Производят окончательную затяжку шпильки с контролем момента затяжки. Специалисту в данной области техники понятно, что компрессорное оборудование имеет несколько опор, указанные операции производятся на опорах одновременно. Подпятник приформован к опорной раме совместно с компрессором, все неровности и кривизна которой устранены слоем эпоксидного компаунда, чем обеспечивается отсутствие «мягкой лапы». Компрессорное оборудование при необходимости может быть легко демонтировано, а затем поставлено обратно, при этом обеспечивается высокая точность прилегания подпятника к опорному платику и, следовательно, высокая надежность и виброустойчивость.
Благодаря тому, что после выверки компрессорного оборудования подпятник сначала прикрепляется к опорному платику а затем приформовывается при помощи эпоксидного компаунда непосредственно к опорной раме, обеспечивается необходимая плотность прилегания, а значит высокая надежность и виброустойчивость опоры, при этом полностью исключается появление «мягкой лапы». Выполнение подпятника в виде пластины со скругленными краями и отбортовки со скругленными краями устраняет местные напряжения в эпоксидном компаунде, которые могли бы привести к появлению трещин и его разрушению. В ближайшем прототипе передача нагрузки на раму происходит через подпятник и регулирующую пластину или набор пластин. Чем больше элементов в конструкции, тем больше сумма допусков на их изготовление, ниже точность и, следовательно, надежность. Благодаря тому что применен крепеж с длиной превышающей его диаметр не менее чем в 12 раз, предотвращается самосвинчивание гаек и сохраняется прочность соединения. Известно, что крепеж в опоре компрессорного оборудования кроме вибрации испытывает динамическую растягивающую нагрузку, нагрузку на изгиб и т.д. Для прочности соединения в опоре компрессорного оборудования используют затяжку с определенным моментом, при этом в болте (или шпильке) создается напряжение, которое должно быть меньше предела прочности материала болта. Предварительное напряжение болта со временем теряется, в результате из-за ослабления крепежа может произойти усталостное разрушение болта. Чем длиннее болт, тем меньше относительные потери предварительного натяжения. Кроме того известно, что чем длиннее болт, тем меньше напряжение его изгиба и тем меньше гайка подвержена самоскручиванию при вибрации (статья «Вибрация в болтовом соединении» https://goskrep.ru/articles/vibratsiya-v-boltovom-soedinenii/, последнее изменение 01.11.2018). В строительстве рекомендуют использовать болты длиной в 12 диаметров. Однако толщина опоры компрессорного оборудования (суммарная толщина опорного платика, подпятника, опорной рамы, зазора между ними) не всегда позволяет использовать такие длинные болты или шпильки. Втулка со стороны опорной рамы позволяет применить крепеж большой длины, чем позволяет совокупная толщина опорного платика, подпятника, опорной рамы и зазора между ними. Часто каркас опорной рамы для большой прочности и обеспечения виброустойчивости опорам компрессорного оборудования имеет ребра жесткости под опорным платиком, которые образуют вертикальные полости, ограничивающие доступ к крепежным деталям опоры компрессорного оборудования внутри рамы. В этом случае нижняя гайка шпильки или головка болта выполнены с горизонтальной пластиной по размеру полости и «стопорятся» в полости, что придает большую жесткость соединению, а также облегчает монтаж. Цилиндры крейцкопфного оппозитного поршневого компрессора могут в процессе транспортирования и эксплуатации подвергаться прогибу, из-за этого вибрация повышается, и оборудование может выйти из строя. Регулирующая пластина между подпятником и опорным платиком опоры крейцкопфа компенсирует этот прогиб. Все вышеперечисленное повышает надежность опоры компрессорного оборудования по сравнению с ближайшим аналогом.
Выполнение отбортовки из тонколистовой стали облегчает скругление ее углов. Выполнение подпятника в виде пластины, выполнение опалубки из тонколистовой стали непосредственно на опорной раме, сокращение количества выполняемых операций (фрезеровка, обработка антиадгезивом и т.д.), облегчает монтаж и снижает трудоемкость изготовления опоры. Преимуществом предлагаемого изобретения является также то, что компрессор может быть легко заменен на аналогичный, при этом нет необходимости в замене подпятника, отбортовки и эпоксидного компаунда, так как подпятник выполнен в виде пластины и приформован к опорной раме.
Предлагаемая конструкция иллюстрируется чертежами.
На фигуре 1 представлен общий вид компрессорного оборудования с опорной рамой, на фигуре 2 представлен общий вид опорной рамы компрессорного оборудования в аксонометрической проекции, на фигуре 3 представлен общий вид опоры компрессорного оборудования, на фигуре 4 представлен один из примеров выполнения подпятника, на фигуре 5 представлена нижняя гайка крепежа, скрепляющего опорный платик с опорной рамой, где 1 - компрессор, 2 - привод (двигатель) компрессора (1), 3 - опорная рама, 4 - опора компрессорного оборудования, 5 - отбортовка на опорной раме (3), 6 - отверстие под крепежные детали в опорной раме (3), 7 - поверхность опорной рамы (3) под нажимный винт (условно не показан), 8 - вертикальная полость, образованная каркасом опорной рамы (3) под опорным платиком (9), 9 - опорный платик компрессора (1), 10 - подпятник, 11 - эпоксидный компаунд, 12 - крепеж, 13 - отверстие под крепеж (12) в опорном платике (9), 14 - отверстие под крепеж (12) в подпятнике (10), 15 - втулка крепежа (12), 16 - нижняя гайка крепежа (12), 17 - зазор между подпятником (10) и опорной рамой (3), 18 - горизонтальная пластина нижней гайки (16) крепежа (12), 19 - крепеж для временного крепления подпятника (10) к опорному платику (9), 20 - отверстие под крепеж (19) для временного крепления подпятника (10) к опорному платику (9), 21 - отверстие в подпятнике (10) под нажимный винт (условно не показан).
В конкретном показанном на фигурах примере воплощения изобретения, компрессорное оборудование, в частности компрессор (1) - крейцкопфный оппозитный поршневой и приводной двигатель - газопоршневой, установлены на металлическую опорную раму (3). Компрессор имеет опору (4), содержащую опорный платик (9) компрессора (3), с отверстиями (13) и (20) для установки крепежных деталей и отверстием (резьбовым или гладким) для нажимного винта (условно не показано); металлический подпятник с отверстиями (14) и (20) для установки крепежных деталей и отверстием (21) (резьбовым или гладким) для нажимного винта; слой эпоксидного компаунда (11); отбортовку (5) для эпоксидного компаунда (11) выполненную из тонколистового стального проката и приваренную по стыку к опорной раме (3). Опорная рама (3) имеет отверстия (6) для установки крепежных деталей и опорную поверхность (7) для нажимного винта. Опорная рама (3) скреплена с опорным платиком (9) крепежными деталями (крепежом) (12) в качестве которого в конкретном показанном примере применены шпилька с верхней и нижней гайками и шайбами, может быть применен любой другой известный подходящий крепеж, например, болт. На шпильку под опорной рамой (3) (между опорной рамой (3) и нижней гайкой(16)) установлена втулка (15), которая позволяет применить удлиненную шпильку (длиной не менее чем 12 ее диаметров). При помощи нажимных винтов (не показаны) регулируется высота установки опорного платика (9) над опорной рамой (3). При этом выдерживается зазор (17). Подпятник (10) (фиг. 4) выполнен в виде толстой пластины с толщиной в данном примере 25 мм. Края пластины скруглены, поверхность, сопрягаемая с поверхностью опорного платика (9), отфрезерована до необходимой шероховатости, дефекты на этой поверхности не допускаются. Толщина подпятника не позволяет ему деформироваться при установке. Неплоскостность поверхности А (фиг. 4) подпятника не более 0,02 мм. Слой эпоксидного компаунда заполняет зазор (17) между подпятником и опорной рамой, образованный отбортовкой (5). Слой эпоксидного компаунда получен заливкой эпоксидной смолой, к примеру, марки Chokfast Red, заподлицо с отботровкой (5). Подготовка смолы и заливка производятся известным способом. Каркас опорной рамы (3) выполнен из двутавра и имеет под опорным платиком (9) вертикальные полости (8) с одной открытой боковой стороной, образованные приваренными к двутавру ребрами жесткости, в этой полости расположен крепеж (12). Горизонтальная пластина (18) нижней гайки (16) шпильки (12) выполнена по размеру вертикальной полости (8), и не дает гайке (16) прокручиваться, что упрощает монтаж (крепеж затягивается со стороны опорного платика (9)) и увеличивает жесткость соединения. Регулирующая пластина (не показана) устанавливается между подпятником (10) и опорным платиком (9) в опоре крейцкопфа компрессора (1), остальные опоры выполнены без регулирующей пластины. Толщина регулирующей пластины выбирается из условия обеспечения компенсации прогиба цилиндров компрессора (1). Пластина имеет вырез под крепеж (12). Может использоваться набор регулирующих пластин для обеспечения необходимой толщины. Отверстия (20) под крепеж (19) для временного крепления подпятника (10) к опорному платику (9) в опорном платике (9) и подпятнике (10) могут отсутствовать. В этом случае временное крепление подпятника (9) к опорному платику (10) производится при помощи отверстий для крепежа (14) и (13) подходящими крепежными деталями.
Предлагаемое устройство отличается тем, что подпятник выполнен в виде пластины, слой эпоксидного компаунда заполняет зазор между подпятником и опорной рамой, образованный отбортовкой, выполненной на опорной раме и образующей нахлест с боковой поверхностью подпятника, подпятник и отбортовка выполнены со скругленными краями, в качестве крепежных деталей для скрепления опорного платика и опорной рамы применен крепеж, и в частности шпилька с верхней и нижней гайками и шайбами, или болт, снабженный втулкой со стороны опорной рамой, длина крепежа превышает его диаметр не менее чем в 12 раз, при этом каркас опорной рамы может иметь под опорным платиком образованную ребрами жесткости вертикальную полость с одной открытой боковой стороной, при этом нижняя гайка крепежа выполнена с горизонтальной пластиной по размеру полости. В частном случае компрессорным оборудованием могут быть поршневой компрессор, винтовой компрессор, центробежный компрессор, привод компрессора, поршневой компрессор может быть крейцкопфным оппозитным поршневым, при этом в опоре крейцкопфа между подпятником и опорным платиком может быть установлена регулирующая пластина для компенсации прогиба цилиндров крейцкопфного оппозитного поршневого компрессора. В другом частном случае отбортовка может быть выполнена из тонколистовой стали.
Заявляемое техническое решение опоры компрессорного оборудование может быть осуществлено в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологий. При изготовлении устройства используются стандартные металлические конструкции, металлопрокат, средства крепежа, компрессорное оборудование
Авторами разработана конструкция опоры компрессорного оборудования, которая успешно реализована в поршневой компрессорной установке ПКУ016 с четырехцилиндровым крейцкопфным оппозитным компрессором марки Ariel KBZ/4 с газопоршневым приводом марки Caterpillar G3612, соединенных муфтой марки Rexnord THOMAS.