ДВУХСЕКЦИОННЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР
TWO-SECTION CENTRIFUGAL COMPRESSOR

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в компрессорной технике.
В процессе работы двухсекционного центробежного компрессора за счет разности давления на входе и выходе рабочих колес возникает осевое усилие на ротор. В двухсекционном центробежном компрессоре при расположении секций «спина к спине» за счет противоположного направления осевой силы в секциях компенсируется основная нагрузка на ротор. Дополнительная разгрузка осуществляется при помощи разгрузочного поршня (думмиса), выполненного в виде втулки, установленной на валу ротора между секциями, и лабиринтного уплотнения, установленного в межсекционную перегородку.
Известна конструкция двухсекционного компрессора, содержащая корпус, размещенные в нем статор первой и второй секции, межсекционную перегородку с лабиринтным уплотнением, ротор с рабочими колесами и думмисом, переднюю и заднюю крышки. Осевое усилие ротора компенсируется за счет подбора диаметра думмиса под лабиринтным уплотнением в межсекционной перегородке (Центробежные и осевые компрессорные машины: Отраслевой каталог. - М.: ЦНИИТЭИТЯЖМАШ. - 1992 г. - стр.64, рис.52, стр.82, рис.65).
Недостатком такой конструкции двухсекционного центробежного компрессора является то, что при изменении режима работы компрессора величина осевых усилий возрастает и для компенсации необходимо увеличивать диаметр думмиса и, как следствие, его массу, что неблагоприятно сказывается на динамических характеристиках ротора и увеличивает протечки рабочего тела (газа) из второй секции компрессора в первую секцию.
При этом в малорасходных ступенях сжатия двухсекционных центробежных компрессоров протечки газа через зазор в лабиринтных уплотнениях значительно снижают эффективность работы ступени сжатия компрессора по степени повышения давления и по коэффициенту полезного действия.
Технической задачей заявляемого технического решения является устранение указанных недостатков, а именно, повышение эффективности компенсации осевых усилий на ротор, и, как следствие, расширение диапазона работы двухсекционного центробежного компрессора, а также уменьшение протечек рабочего тела (газа) из второй секции компрессора в первую секцию в процессе работы и улучшение динамических характеристик ротора.
Технический результат достигается тем, что в известном двухсекционном центробежном компрессоре, содержащем корпус, размещенные в нем статор первой и второй секции, межсекционную перегородку с лабиринтным уплотнением, ротор с рабочими колесами и думмисом, переднюю и заднюю крышки, думмис выполнен ступенчатым, при этом межступенчатая полость думмиса связана с диффузором (или нагнетательной камерой) второй секции центробежного компрессора через канал в межсекционной перегородке и отверстие в ступенчатом лабиринтном уплотнении.
На фиг.1 изображен центробежный компрессор (продольный разрез); на фиг.2 - эскиз проточной части.
Двухсекционный центробежный компрессор содержит корпус 1, размещенные в нем статор первой и второй секции 2, межсекционную перегородку 3 со ступенчатым лабиринтным уплотнением 4, ротор 5 с рабочими колесами 6, 7 и думмисом 8, переднюю 9 и заднюю 10 крышки. Думмис 8 выполнен в виде ступенчатой втулки с подводом газа через канал 11 в межсекционной перегородке 3 и отверстие в лабиринтном уплотнении 4, из диффузора 12 (или нагнетательной камеры 13) первой секции в межступенчатую полость 14 между ступенями думмиса 8.
При работе двухсекционного центробежного компрессора основной поток газа всасывается через входной патрубок 15, выполненный в корпусе 1, попадает во всасывающую камеру 16 первой секции, сжимается рабочими колесами 6, установленными на ротор 5, и через диффузор 12 направляется в нагнетательную камеру 13 первой секции и далее через выходной патрубок 17, выполненный в корпусе 1, из первой секции компрессора направляется на технологические операции, проходящие вне компрессора, а затем через входной патрубок 18, выполненный в корпусе 1, попадает во всасывающую камеру 19 второй секции, сжимается рабочими колесами 7, установленными на ротор 5, и через диффузор 20 направляется в нагнетательную камеру 21 и через выходной патрубок 22, выполненный в корпусе 1, выходит из компрессора и поступает потребителю.
При работе двухсекционного центробежного компрессора на каждую секцию действует осевое усилие, направленное в сторону всасывающего патрубка 16, 18 первой либо второй секции соответственно. Расположением рабочих колес первой и второй секций «спина к спине» обеспечивается основная разгрузка ротора от осевой силы.
Часть сжатого газа из полости диффузора 20 и нагнетательной камеры 21 второй секции через канал 11 в межсекционной перегородке 3 поступает в межступенчатую полость 14 между ступенями думмиса 8 и лабиринтного уплотнения 4. Поскольку давление в диффузоре последней ступени (или нагнетательной камере) второй секции больше давления в межступенчатой полости думмиса, в результате действия этого давления на площадь ступени думмиса создается осевое усилие, снижающее неуравновешенное осевое усилие на ротор двухсекционного центробежного компрессора.
Предлагаемая конструкция ступенчатого думмиса со ступенчатым лабиринтом с промежуточным подводом газа позволяет повысить эффективность компенсации осевых усилий на ротор и, как следствие, расширить диапазон работы центробежного компрессора путем увеличения или уменьшения давления в полости между ступенями думмиса за счет подвода в полость большего или меньшего давления, что позволяет изменять разгружающую осевую силу на ротор центробежного компрессора, а также уменьшить протечки рабочего тела (газа) из второй секции центробежного компрессора в первую секцию в процессе работы центробежного компрессора и улучшить динамические характеристики ротора.