АГРЕГАТ ДЕТАНДЕР-ГЕНЕРАТОРНЫЙ
EXPANDER-GENERATOR SET

Изобретение относится к машиностроению, а именно к детандер-генераторным агрегатам (ДГА), и предназначено для утилизации тепловой энергии, содержащейся в транспортируемом по магистралям природном газе. ДГА может быть установлен в любом месте, где происходит понижение давления газа: газораспределительные станции и газораздаточные пункты, котельные, ТЭЦ.
Известен детандер-генераторный агрегат, включающий цилиндрический корпус с входным патрубком и выходным патрубком, расположенным перпендикулярно оси корпуса, размещенный внутри корпуса в подшипниках вал, на котором установлено консольно рабочее колесо детандера и элементы ротора генератора, а также статор (см. патент RU 59783, кл. F25B 11/00, опубл. 27.12.2006). Недостатками известного агрегата являются громоздкость и быстрая изнашиваемость.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в упрощении конструкции и увеличении ресурса работы агрегата. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в агрегате детандер-генераторном, включающем цилиндрический корпус с входным патрубком и выходным патрубком, расположенным перпендикулярно оси корпуса, размещенный внутри корпуса в подшипниках вал, на котором установлено консольно рабочее колесо детандера и элементы ротора генератора, а также статор, входной патрубок расположен вдоль оси корпуса агрегата, в качестве рабочего колеса используют рабочее колесо активного типа с осевой подачей, а статор закреплен в собственном корпусе, установленном внутри корпуса агрегата так, что между указанными корпусами образован канал для прохода рабочей среды от входного патрубка к выходному, причем со стороны входного патрубка последовательно за рабочим колесом к корпусу статора болтами притянута крышка одного из подшипников вала, а с противоположной стороны корпуса агрегата к последнему последовательно притянуты фланцы корпуса статора и вспомогательного блока, на котором, в свою очередь, закреплена кабельная коробка генератора, при этом внутри вспомогательного блока размещена крышка второго подшипника и электромагнитный тормоз. При этом фланцы вспомогательного блока и кабельной коробки предпочтительно снабжены направляющими буртами, причем первый уплотненно входит во внутреннюю расточку корпуса статора, а второй - во внутреннюю расточку вспомогательного блока.
На чертеже изображено поперечное сечение предлагаемого агрегата.
Детандер-генераторный агрегат оснащен цилиндрическим корпусом 1, не имеющим опорных поверхностей, и может монтироваться на трубопроводах в местах, удобных заказчику, что позволяет значительно уменьшить занимаемые им площади. Корпус 1 имеет осевой входной патрубок 2 и выходной патрубок 3, расположенный перпендикулярно оси корпуса 1. Внутри корпуса 1 в высокоскоростных герметичных подшипниках качения размещен вал 4. На валу 4 консольно установлены рабочее колесо 8 активного типа с осевой подачей и элементы ротора генератора (позицией не обозначены). Статор 6 закреплен в собственном корпусе 7, также установленном внутри корпуса 1 агрегата. Между корпусами 1 и 7 образован канал для прохода рабочей среды от входного патрубка 2 к выходному 3. Со стороны входного патрубка 2 последовательно за рабочим колесом к корпусу статора 7 болтами притянута крышка первого подшипника 5 вала 4. С противоположной стороны к корпусу 1 последовательно притянуты фланцы корпуса статора 7 и вспомогательного блока 9. На блоке 9 закреплена кабельная коробка генератора 10, а внутри блока 9 размещены крышка второго подшипника 11 и электромагнитный тормоз 12. При этом фланцы вспомогательного блока 9 и кабельной коробки 10 снабжены направляющими буртами, причем первый уплотненно входит во внутреннюю расточку корпуса статора, а второй - во внутреннюю расточку вспомогательного блока.
Агрегат работает следующим образом.
Проходящий газ вращает колесо 8, при этом понижаются его давление и температура, то есть тепловая энергия газа преобразуется в механическую энергию вращения колеса 8. Вращающий момент посредством вала 4 передается элементам ротора генератора, в результате чего в обмотках статора 6 индуцируется ток высокой частоты. Охладившийся газ проходит по каналу между корпусами 1 и 7 к выходному патрубку. При этом статор генератора 6 охлаждается, а газ подогревается.
Вышеуказанное выполнение детандер-генератора позволяет упростить конструкцию, обеспечивая при этом увеличение срока службы за счет снижения нагрузок и автоматического охлаждения греющихся элементов. Использование рабочего колеса активного типа с осевой подачей, установленного вслед за осевым входным парубком 2, снижает осевую нагрузку на подшипники и исключает необходимость применения линий разгрузки от осевой силы (при этом нет дополнительных потерь газа, лабиринтных уплотнений и т.п.). Выполнение отдельного вспомогательного блока 9 позволяет заменить электромагнитный тормоз 12, не разбирая при этом всю конструкцию агрегата.