Паровая винтовая машина
STEAM SCREW-TYPE MACHINE

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а именно к устройствам паровых винтовых машин (ПВМ), работающих на водяном паре, а также к винтовым газовым компрессорам.
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 F01C 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 винтовые роторы, установленные на подшипниках в корпусе, имеющем впускной и выпускной патрубки, связанные с системой подачи и отвода пара, согласующие шестерни, установленные на концах винтовых роторов со стороны выпускного патрубка, торцевые уплотнители, в которой в отличие от прототипа дополнительно содержится ведомая шестерня, находящаяся в зацеплении с одной из согласующих шестерен и связанная с рабочим валом паровой машины для передачи крутящего момента, причем винтовые роторы выполнены полыми, с неподвижными осями, подшипники установлены между внутренними полостями винтовых роторов и их неподвижными осями, на которых установлены с каждой стороны торцевые уплотнители для разделения масляной и паровой полостей, а в осях выполнены радиальные отверстия для подачи в подшипники и торцевые уплотнители масла.
Технический результат достигается благодаря конструктивному выполнению винтовых роторов полыми, что позволяет установить дополнительные торцевые уплотнения на каждом конце их неподвижных осей и таким образом разделить масляную и паровую полости. Наличие дополнительной ведомой шестерни позволяет предотвратить выход пара из полости между винтовыми роторами в атмосферу в аварийных ситуациях или в случае износа уплотнителей.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид паровой винтовой машины с частичным разрезом, на фиг. 2 поперечный разрез с видом по стрелке Б, на фиг. 3 - вид по стрелке А.
ПВМ содержит корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 патрубками, в котором расположены полые винтовые роторы 4 и 5, на концах которых со стороны выпускного патрубка закреплены согласующие шестерни соответственно 6 и 7, причем последняя находится в зацеплении с ведомой шестерней 8, связанной с рабочим валом 9 для передачи крутящего момента.
Между внутренними поверхностями полых роторов и их неподвижными осями 10 установлены подшипники 11 и 12, также на осях 10 установлены с каждой стороны торцевые уплотнители 13, 14 для разделения масляной и паровой полостей. Кроме того, в паровой полости установлены уплотнители 15. В осях 10 выполнены радиальные отверстия 16 для подачи в подшипники 11 и 12 масла через штуцеры 17 и 18, а также радиальные отверстия 19, 20 для подачи масла к торцевым уплотнителям 13, 14.
ПВМ работает следующим образом.
Пар высокого давления через впускной патрубок2 поступает в полость, образуемую роторами4 и 5, распределяется по мере продвижения, вращая роторы и обеспечивая возникновение механической мощности, передаваемой через ведомую шестерню 8 исполнительному механизму через рабочий вал 9. Во время работы, а также в периоды прогрева и остывания до пуска и остановки ПВМ осуществляется ее снабжение смазочным и затворным маслом. Смазочное масло на подшипники 11 и 12 подается через отверстия 16 в неподвижных осях 10, соединенные через штуцера 17 и 18 с линией подачи и слива масляной системы ПВМ. Затворное масло подается также к торцевым уплотнителям 13, 14 через отверстия 19, 20 в осях 10.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет упростить конструкцию ПВМ, улучшить эксплуатационные характеристики, а также повысить надежность ее работы.