ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАГНЕТАТЕЛЬ СО ВСТРОЕННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

Центробежный нагнетатель со встроенным электродвигателем
Устройство может использоваться в различных областях техники, в частности, машиностроения, для сжатия и перекачки воздуха и других газов.
Наиболее близким к предлагаемом изобретении является центробежный нагнетатель со встроенным электродвигателем и газостатическими подшипниками с наддувом газа в рабочий зазор, предназначенный для сжатия и перекачки воздуха и других газов (В. А. Максимов. Газовая смазка: перспективы применения в турбомашиностроении. Казань: ЗАО НИИтурбокомпрессор им. В.Б. Шнеппа, 2002, 154 с. - прототип). Центробежный нагнетатель со встроенным электродвигателем содержит корпус, закрытый с одной стороны улиткой ступени сжатия, а с другой стороны корпусной крышкой, и расположенные в корпусе статор электродвигателя, подшипники, поддерживающие ротор с рабочим колесом ступени сжатия.
Обычно давление воздуха (газа) на выходе из нагнетателя недостаточно для снабжения сжатым воздухом (газом) газостатических опор. Дополнительные сложности возникают при вращении ротора нагнетателя с большой частотой вращения, поскольку газостатические подшипники могут порождать вихревую неустойчивость движения ротора при большой частоте вращения. Поэтому недостатком такого нагнетателя является необходимость спещ1ального источника для снабжения чистым сжатым воздухом (газом) газостатических опор и возникновение проблем при вращении ротора нагнетателя с большой частотой вращения.
Целью предлагаемого технического решения является повышение надежности опор ротора нагнетателя и упрощение устройства подачи очищенного вентилирующего воздуха (газа) в подшипники ротора.
Указанная цель достигается тем, что центробежный нагнетатель со встроенным электродвигателем, содержащий корпус, закрытый с одной стороны улиткой ступени сжатия, а с другой стороны корпусной крышкой, и расположенные в корпусе статор электродвигателя, подшипники, поддерживаюшие ротор с рабочим колесом ступени сжатия имеет лепестковые газодинамические подшипники, а выходная часть улитки ступени сжатия связана через трубки и пылевой фильтр с полостью нагнетателя.
Кроме того, центробежный нагнетатель дополнительно снабжен фильтром-поглотителем влаги, установленным между выходной частью улитки ступени сжатия и пылевым фильтром.
На фиг. 1 представлен центробежный нагнетатель со встроенным электродвигателем.
Нагнетатель содержит корпус 1, статор 2, лепестковые газодинамические подшипники 3 и 4, ротор 5, рабочее колесо ступени сжатия 6, входной патрубок ступени сжатия 7, улитку
lHl-;«llHI.,«B1V -MIBIinV|B 4|I«VjnB |«-.(i; |-1BI
ЬЪ:я v.:::. 4i;ir:5 ;гА::Я 5л
ступени сжатия 8, 1фьш1ку 9, соединительные трубки 10, 11, фильтр- погжхгатель влаги 12, пылевой фильтр 13, полость корпуса 14 с охлаждающей жидкостью, крышку 15.
В центральной части корпуса 1 установлен статор 2. Статор 2 базируется своей наружной цилиндрической поверхностью по внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1. Радиально-осевой подшипник 3 и радиальный подшипник 4 расположены в корпусе 1 по обе стороны статора 2. Подшипники 3 и 4 базируется в корпусе по наружной и торцевой поверхностям и поддерживают ротор 5. На одном конце ротора 5 со стороны радиального подшипника 4 расположено рабочее колесо ступени сжатия 6. На другом конце ротора 5 расположена пята 16, передающая осевое усилие со стороны ротора 5 на радиально-осевой подшипник 3. На торцевых частях корпуса 1 по цилиндрической и торцевой поверхностям установлены крышки 9 и 15. На крышке 15 по цилиндрической и торцевой поверхностям установлена улитка ступени сжатия 8. Выходная часть улитки ступени сжатия 8 соединена через трубки 10, 11, фильтр- поглотитель влаги 12, пылевой фильтр 13 с крышкой 9. На наружной цилиндрической части корпуса 1 выполнены ребра, образующие с установленной на них крышкой 17 рубашку охлаждения электродвигателя с полостью 14.
Центробежный нагнетатель работает следующим образом.
Ротор приводится во вращение электродвигателем, расположенным в корпусе 1. Статор электродвигателя 2 охлаждается водой или другой жидкостью, поступающей в полость 14 корпуса нагнетателя 2, а затем отводящейся из нее.
Воздух (газ) всасывается через входной патрубок ступени сжатия 7, сжимаетгся рабочим колесом 6 и поступает к потребителю через выходную часть улитки ступени сжатия 8.
Лепестковые газодинамические подшипники, как и другие виды подшипников, при вращении ротора выделяют тепло, которое для поддержания постоянной температуры должно отводится. Отвод тепла от лепестковых газодинамических подшипников осуществляется через корпусные детали и посредством продувки с использованием рабочего воздуха (газа).
Для охлаждения лепестковых газодинамических подшипников может быть использован воздух (газ) с избыточным давлением, проходящий от выхода рабочего колеса 6 через подшипники 3 и 4 и через крышку 9 выбрасывающийся ttupyxy или поступающий во входной патрубок улитки ступени сжатия 7. Однако, если сжимающийся в нагнетателе воздух (газ) сильно запылен, пыль вместе с охлаждающим воздухом (газом) попадает в подшипники, что приводит к повышенному износу подщипников и уменьшеншо срока их службы. При наличии в перекачиваемом воздухе (газе) паров или капель воды может происходить осаждение воды из охлаждающего воздуха в полости нагнетателя, что приводит к коррдаии стальных частей статора и может вызвать электрическое замыкание между обмотками статора.
Эти проблемы могут быть устранены следующим образом. Используемый для охлаждения подшипников сжатый воздух (газ) в случае его запыленности должен быть предварительно очищен от пыли. Используемый для охлаждения подшипников сжатый воздух (газ) в случае повышенного содержания в нем влаги должен быть предварительно осушен до такой степени, чтобы отсутствовало ее осаждение в полости нагнетателя.
Это достигается следующим образом.
Часть сжатого и нагретого воздуха, предназначенная для охлаждения, отводится из выходной части улитки ступени сжатия 8 и через трубку 10 поступает в фильтр- поглотитель влаги 12, в котором происходит отделение от потока капельной влаги и осушение воздуха (газа). Далее осушенный воздух (газ) поступает в пылевой фильтр 13. Очищенный от влаги и пыли воздух через трубку 11 и крышку 9 поступает в полость компрессора, проходит вдоль ротора через подщипники 4 и 3, охлаждая их и электрическую часть ротора, затем через щель между рабочим колесом ступени сжатия 6 и крышкой 15, и поступает на выход из рабочего колеса 6.
При прохождении от выходной части улитки ступени сжатия 7 до крьш1ки 9 воз (газ) отдает тепло в окружающую среду и его температура понижается до величины, достаточной для охлаждения подшипников.
Движение охлаждающего воздуха (газа) в таком направлении происходит по следующей причине. Давление воздуха (газа) на выходе из рабочего колеса ступени сжатия 6 равняется приблизительно полусумме давления воздуха (газа) во входном патрубке ступени сжатия 7 и давления воздуха (газа) в выходной части улитки ступени сжатия 8. Таким образом, давление воздуха (газа) на выходе из рабочего колеса ступени сжатия 6 существенно ниже, чем давление в вькодной части улитки ступени сжатия 8. Эта разница давлений и обеспечивает движение охлаждающего воздуха (газа) от выходной части улитки ступени сжатия 8 к выходу из рабочего колеса ступени сжатия 6 через трубку 10, фильтр- поглотитель влапн 12, пылевой фильтр 13,  11, крышку 9, подщипники 4 и 3 и щель между рабочим колесом ступени сжатия 6 и крыщкой 15.
По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение позволит повысить надежность опор ротора нагнетателя за счет замены газосгатических подшипников на лепестковые газодинамические подщипники и упростить устройство подачи очищенного вентилирующего воздуха (газа) в подшипники ротора за счет соединения выходной части улитки ступени сжатия через трубки, пылевой фильтр и фильтр-поглотигель влаги с полостью нагнетателя