ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР

Полезная модель относится к области компрессоростроения и касается конструкции высокоскоростных центробежных машин.
Известны центробежные компрессоры и нагнетатели, содержащие корпус с радиальными и соосными друг другу входом и выходом, размещенные в корпусе всасывающую камеру, ротор с установленным консольным рабочим колесом, диффузор с лопатками и диафрагмой, сборную камеру (см., например, Каталог 4-77. Центробежные компрессорные машины. Нагнетатель природного газа типа Н-300-1,23 производственного объединения "Турбомоторный завод им. К.Е. Ворошилова. Москва. Типография НИИМАШ. 1977 г. УДК 621.651; Бармин С.Ф., Васильев П.Д., Магазаник Я.М. Компрессорные станции с газотурбинным приводом Л.: Недра, 1968. Глава «Центробежный нагнетатель Н-300-1, 23»).
Недостатком известной конструкции является сложная технология изготовления корпуса, в котором из-за соосности радиальных входа и выхода, всасывающий и нагнетательный патрубки имеют сложную конфигурацию. Изготовление корпуса трудоемко и в литом, и в сварном вариантах исполнения. Изготовление корпуса литой конструкции создает проблемы литья в местах перехода всасывающего и нагнетательного патрубков к цилиндрической поверхности корпуса. В случае изготовления корпуса из поковки возникают сложности при сварке отдельно выполненных всасывающего и нагнетательного патрубков. Кроме того, корпус с патрубками имеет большие габариты и вес.
Технической задачей полезной модели является упрощение изготовления центробежного компрессора с радиальными и соосными друг другу входом и выходом путем повышения технологичности изготовления корпуса, уменьшения его габаритов и веса.
Техническим результатом полезной модели является исключение необходимости применения дополнительных нагнетательных и всасывающих патрубков, каналов, повышение ремонтопригодности и надежности центробежного компрессора.
Технический результат достигается благодаря тому, что центробежный компрессор содержит корпус с радиальными и соосными друг другу входным и выходным отверстиями, размещенные в корпусе всасывающую камеру, ротор с установленным на нем консольным рабочим колесом, диффузор с лопатками и диафрагмой, а полость корпуса образует сборную камеру, причем всасывающая камера выполнена в виде отвода, размещенного внутри сборной камеры, и входное отверстие отвода совмещено с входным отверстием корпуса, а выходное отверстие отвода расположено соосно с рабочим колесом,
Кроме того, между выходным отверстием отвода и диафрагмой диффузора может быть установлена кольцевая проставка, разделяющая полости всасывания и нагнетания, при этом внутренний диаметр проставки с одной стороны соответствует диаметру выходного отверстия отвода, а с другой - диаметру входа в рабочее колесо.
Кроме того, отвод может быть закреплен на торцовой стенке сборной камеры и может быть выполнен переменного сечения, уменьшающимся от входа к выходу, с расположенными в нем направляющими лопатками. Также отвод может быть снабжен размещенными снаружи направляющим и разделительным ребрами, причем направляющее ребро расположено между отводом и диффузором на радиальном участке отвода, а разделительное ребро - на его осевом участке со стороны выходного отверстия корпуса.
Кроме того, проставка может быть выполнена в виде сильфона с внутренним диаметром переменного сечения, уменьшающимся по ходу движения потока.
Кроме того, лопатки диффузора могут быть выполнены радиально-осевыми, причем выходной участок лопаток диффузора направлен вдоль оси ротора, а угол между средней линией лопатки на этом участке и касательной к окружности диафрагмы равен 90°.
На фиг. 1 представлен центробежный компрессор, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 показан предлагаемый центробежный компрессор в аксонометрии.
Центробежный компрессор содержит цилиндрический корпус 1 с радиальными и соосными друг другу входным 2 и выходным 3 отверстиями (вход 2 и выход 3). Внутри корпуса 1 размещены: всасывающая камера 4 (полость всасывания), ротор 5 с установленным на нем консольным рабочим колесом 6, диффузор 7 с лопатками 8 и диафрагмой 9, при этом полость корпуса 1 образует сборную камеру 10. Всасывающая камера 4 выполнена в виде отвода 4.1, размещенного внутри сборной камеры 10, при этом входной конец отвода 4.1 совмещен с входом 2 корпуса 1, а выходной конец выполнен соосным оси рабочего колеса 6. Между выходным концом отвода 4.1 и диафрагмой 9 диффузора 7 установлена разделяющая полости всасывания и нагнетания кольцевая проставка 11. Внутренний диаметр проставки 11 с одной стороны соответствует внутреннему диаметру выходного конца отвода 4.1, а с другой - диаметру входа в рабочее колесо 6.
Отвод 4.1 установлен на торцевой стенке 12 сборной камеры 10 (может быть выполнен заодно целое с торцевой стенкой 12) и выполнен переменного сечения, уменьшающимся от входа к выходу. Внутри отвода 4.1 расположены направляющие лопатки 13 изогнутой формы, соответствующей форме осевого сечения отвода 4.1. Причем каждая направляющая лопатка 13 имеет свой радиус изгиба.
Отвод 4.1 снабжен размещенными снаружи направляющим ребрами 14 и разделительным ребрами 15, причем направляющее ребро 14 расположено между отводом 4.1 и диффузором 7 на радиальном участке отвода 4.1, а разделительное ребро 15 - на его осевом участке со стороны выходного отверстия 3 корпуса 1.
Проставка 11 выполнена в виде сильфона с внутренним диаметром переменного сечения, уменьшающимся по ходу движения потока. Выполнение проставки 11 в виде сильфона обеспечивает удобство сборки при установке торцевой стенки 12 с отводом 4.1, за счет возможности изменения осевого размера сильфона.
Лопатки 8 диффузора 7 выполнены радиально-осевыми, причем выходной участок лопаток 8 направлен вдоль оси ротора, а угол между средней линией лопатки на этом участке и касательной к окружности диафрагмы 9 равен 90°.
Предлагаемый центробежный компрессор работает следующим образом. При вращении ротора 5 рабочий газ поступает через входное отверстие 2 корпуса 1 во всасывающую камеру 4, образованную отводом 4.1. Поток газа в отводе 4.1 меняет направление движения с радиального на осевое. Для равномерного распределения потока по сечению отвода 4.1 в последнем установлены направляющие лопатки 13. Из отвода 4.1 газ через проставку 11, выполненную в виде сильфона, поступает в рабочее колесо 6. Площади сечений отвода 4.1 и сильфона выполнены уменьшающимися по ходу потока, при этом обеспечивается плавное повышение скорости газа перед входом в рабочее колесо 6 и соответствие диаметров внутренней поверхности сильфона и входа в рабочее колесо 6. От рабочего колеса 6 газ получает кинетическую энергию, которую в диффузоре 7 преобразует в энергию давления. Лопатки 8 диффузора 7 на выходе направлены вдоль оси ротора 5, и сжатый в диффузоре 7 газ поступает в сборную камеру 10, имея осевое направление. Та часть газа, которая вышла из каналов диффузора 7, расположенных напротив отвода 4.1, обтекает его, разделяясь на два потока, чему способствует направляющее ребро 14 на отводе 4.1. Установленное перед выходным отверстием 3 из корпуса 1 ребро 15 упорядочивает движение потока газа, который из сборной камеры 10 через выходное отверстие 3 направляется потребителю.
Выполнение центробежного компрессора с всасывающей камерой 4 в виде крутоизогнутого отвода, размещенного внутри сборной камеры 10, позволяет исключить из конструкции корпуса всасывающий и нагнетательный патрубки сложной криволинейной формы, что существенно повышает технологичность изготовления корпуса и снижает его габариты и вес. Радиально-осевое исполнение лопаток 8 диффузора 7 также способствует снижению габаритов и веса корпуса 1 и в целом компрессора. Разделение полостей всасывания и нагнетания проставкой 11 в виде сильфона значительно упрощает сборку компрессора и обеспечивает надежное соединение при тепловых деформациях.
Таким образом, такое выполнение центробежного компрессора повышает технологичность изготовления корпуса, всасывающей и сборной камер, упрощает изготовление и сборку компрессора, уменьшает его габариты и вес при сохранении соосного исполнения всасывания и нагнетания.