МУЛЬТИПЛИКАТОРНЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР

Полезная модель относится к компрессоростроению, а именно к мультипликаторным центробежным компрессорам, и позволяет, при его использовании, расширить область применения и повысить ресурс и экономичность работы таких компрессоров.
Известен воздушный мультипликаторный центробежный компрессор, содержащий конструктивно объединенные в один агрегат повышающую зубчатую передачу мультипликатора и рабочие колеса компрессора консольно-расположенные на его вал-шестерне [Шнепп В.Б. Конструкция и расчет центробежных компрессорных машин. - М,: Машиностроение. 1995. - 240 с.: ил. 133. - (с. 32-37, рис. 1.19 и 1.20)].
Известен также одноконсольный мультипликаторный центробежный компрессор, содержащий мультипликатор, в котором установлены зубчатое колесо и вал-шестерня, на одном конце которой консольно насажено рабочее колесо, а к торцовой стенке мультипликатора крепится проточная часть компрессора, герметичность которой относительно внутренней полости мультипликатора обеспечивается уплотнением, а осевую фиксацию вал-шестерни обеспечивает упорный подшипник [И.Г. Хисамеев, В.А. Максимов, Г.С. Баткис, Я.З. Гузельбаев. Проектирование и эксплуатация промышленных центробежных компрессоров. - Казань. Изд-во «ФЭН», 2010. - 671 с. (с. 79, рис. 4.26)].
Общим недостатком упомянутых выше известных конструкций является то, что эти компрессоры имеют ограниченную область применения по давлению всасывания из-за неуравновешенных осевых сил, действующих на ротор при пусках под избыточным давлением, что вызывает быстрый износ упорного подшипника и приводит к снижению ресурса работы компрессора в целом.
Технической задачей, заявляемой полезной модели, является устранение указанного недостатка путем снижения осевого усилия, действующего на упорный подшипник при пуске мультипликаторного центробежного компрессора под избыточным давлением, что значительно расширяет область применения таких компрессоров по давлению всасывания, кроме того значительно повышается ресурс и надежность работы упорных подшипников и, следовательно, мультипликаторных центробежных компрессоров в целом.
Технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью, заключается в расширении области применения мультипликаторных центробежных компрессоров по давлению всасывания при одновременном повышении их надежности.
Технический результат достигается тем, что мультипликаторный центробежный компрессор, содержащий мультипликатор с зубчатым колесом и вал-шестерней, на одной консоли которой установлено рабочее колесо, а к торцовой стенке мультипликатора крепится проточная часть компрессора, герметичность которой, относительно внутренней полости мультипликатора, обеспечивается торцовым уплотнением, а осевую фиксацию вал-шестерни обеспечивает упорный подшипник, дополнительно снабжен разгрузочной камерой, образованной крышкой мультипликатора и цилиндрическим диском, который расположен на противоположной, относительно рабочего колеса, консоли вал-шестерни, причем на наружной поверхности цилиндрического диска установлено плавающее уплотнение, а в разгрузочную камеру подается масло под давлением, величина которого определяется из соотношения:
м
г
у н
ц д
2
2
P=(0,4…1,0)⋅P⋅(d/d),
м
где Р - давление масла, подаваемого в разгрузочную камеру;
г
Р - давление газа перед рабочим колесом компрессора;
y н
d - неуравновешенный диаметр концевого уплотнения;
ц д
d - наружный диаметр цилиндрического диска.
Таким образом, мультипликаторный центробежный компрессор обладает следующими существенными отличительными признаками:
на свободной консоли вал-шестерни мультипликатора расположен цилиндрический диск, образующий с крышкой мультипликатора камеру;
на наружной поверхности цилиндрического диска установлено плавающее уплотнение;
в разгрузочную камеру подается масло под давлением, величина которого определяется из соотношения:
м
г
у н
ц д
2
2
P=(0,4…1,0)⋅P⋅(d/d).
Перечисленные выше существенные отличительные признаки необходимы и достаточны для решения поставленной технической задачи, а именно, расширение области применения и повышения надежности мультипликаторного центробежного компрессора:
установка на консоли вал-шестерни мультипликатора цилиндрического диска, образующего с крышкой мультипликатора камеру, позволит более низким давлением масла, чем давление газа на входе в рабочее колесо мультипликаторного центробежного компрессора, компенсировать неуравновешенную осевую силу, действующую на упорный подшипник;
установка плавающего уплотнения на наружной поверхности цилиндрического диска позволит уменьшить количество масла, необходимого для создания нужного давления в разгрузочной камере;
у н
ц д
м
г
у н
ц д
2
2
2
2
подачей в разгрузочную камеру масла под давлением, величина которого определяется из соотношения Pм=(0,4…1,0)⋅Pг⋅(d/d) позволит уменьшить осевую неуравновешенную силу, причем при P=P⋅(d/d) полностью компенсируется неуравновешенная осевая сила и обеспечивается пуск компрессора без осевой нагрузки на упорный подшипник.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. показан продольный разрез мультипликаторного центробежного компрессора.
Мультипликаторный центробежный компрессор (см. фиг.), содержит мультипликатор 1, в котором установлены зубчатое колесо (не показано) и вал-шестерня 2 на одной консоли, которой насажено рабочее колесо 3. К торцовой стенке мультипликатора 1 крепится проточная часть компрессора, герметичность которой, относительно полости мультипликатора 1, обеспечивается торцовым уплотнением 4, а осевую фиксацию вал-шестерни обеспечивает упорный подшипник 5. На другой консоли вал-шестерни 2 установлен цилиндрический диск 6, на наружной поверхности которого установлено плавающее уплотнение 7. Цилиндрический диск 6 и плавающее уплотнение 7 образуют с крышкой 8 мультипликатора 1 разгрузочную камеру 9, в которую через канал 10 подается масло под определенным давлением.
Мультипликаторный центробежный компрессор работает следующим образом.
у н
В исходном положении, перед пуском компрессора, в газовый контур подается технологический газ под избыточным давлением. По мере повышения давления газа в проточной части на рабочее колесо 3 мультипликаторного компрессора начинает действовать неуравновешенная осевая сила, которая зависит от разгрузочного диаметра d торцового уплотнения 4. Неуравновешенная осевая сила воспринимается упорным подшипником 5. Одновременно через канал 10 в разгрузочную камеру 9 подается масло под определенным давлением, которое зависит от диаметра цилиндрического диска 6 и от давления газа на входе в рабочее колесо 3. При этом создается осевое усилие, направленное против неуравновешенной осевой силы, действующей на рабочее колесо 3.
м
г
у н
ц д
2
2
Подачей в разгрузочную камеру масла под давлением, величина которого определяется из соотношения P=(0,4…1,0)⋅P⋅(d/d), позволит частично или полностью компенсировать неуравновешенную осевую силу, действующую на рабочее колесо 3 и, следовательно, на вал-шестерню 2, и обеспечивается пуск мультипликаторного центробежного компрессора при малых осевых нагрузках на упорный подшипник 5.
При работе мультипликаторного центробежного компрессора, как на оптимальном, так и на других режимах, давление масла в разгрузочной камере 9 будет постоянным, что позволит уменьшить осевую силу, действующую на упорный подшипник 5.
Введение в конструкцию мультипликаторного центробежного компрессора разгрузочного устройства, представляющего собой камеру, образованную крышкой мультипликатора и цилиндрическим диском, который установлен на противоположной, относительно рабочего колеса, консоли вал-шестерни, причем на наружной поверхности цилиндрического диска установлено плавающее уплотнение, а в разгрузочную камеру подается масло под давлением, достигается разгрузка упорного подшипника от действия осевых сил при различных режимах работы компрессора, в том числе при пуске, чем значительно расширяется область применения, в частности, одноколесных мультипликаторных цетробежных компрессоров по давлению всасывания.
Данное техническое решение может быть использовано и в других турбокомпрессорах.