Многоступенчатый роторный компрессор

 

Изобретение относится к многоступенчатым роторным компрессорам и позволяет повысить КПД. В едином корпусе 1 первые ступени компрессора выполнены в виде винтовых ступеней (С) 3 с ведущим ротором 5 и ведомым, а последующие ступени (С) 4 включают роторы 11 и 14 с зубьями 13 и 15 секторного типа, причем роторы 11, 14 закреплены на концентричных друг другу валах (КВ) 10,12, вращение которых относительно друг друга определяется механической связью, осуществляемой посредством передаточного диска 16 с прорезью 21, в которой расположены поводки 18 и 20, закрепленные на КВ 10 и 12, и смещением оси 22 диска 16 относительно оси КВ 10,12 на величину эксцентриситета "е". Указанное сочетание С 3 и 4 приводит к повышению общего КПД многоступенчатого компрессора, включающего обладающие хорошими массогабаритными показателями на большой объемной производительности винтовые С 3 и обладающие высоким КПД на малой объемной производительности С 4. Торцовый диск 23, имеющий жесткую связь через зубья 13 и ротор 11 с валом 10 и расположенный в С 4 со стороны, противоположной предыдущей С 3, позволяет разгрузить опоры вала 10 от осевых нагрузок. 1 з.п., 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

8 ил.

7 2 Я 15 ЯЛ1217 2

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4407280/25-29 (22) 11.04.88 (46) 23.05.90. Бюл. № 19 (71) Омский политехнический институт (72) В. Л. Юша (53) 621.514.54 (088.8) (56) Патент Швейцарии № 380281, кл. 27 С 3/01, опублик. 1959. (54) МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ РОТОРНЫЙ

КОМПPEССОР (57) Изобретение относится к многоступенчатым роторным компрессорам и позволяет повысить КПД . В едином корпусе 1 первые ступени компрессора выполнены в виде винтовых ступеней (С) 3 с ведущим ротором 5 и ведомым, а последующие ступени (С) 4 включают роторы 11 и 14 с зубьями 13 и 15 секторного типа, причем роторы 11, 14 закреплены на концентричных друг другу валах (КВ) 10, 12, вра„„SU„„1566086 A 1 (51)5 F 04 С 23/00, 18/00, 18/16 щение которых относительно друг друга определяется механической связью, осуществляемой посредством передаточного диска 16 с прорезью 21, в которой расположены поводки 18 и 20, закрепленные на КВ 10 и 12, и смещением оси 22 диска 16 относительно оси КВ 10, 12 на величину эксцентриситета е. Указанное сочетание С 3 и 4 приводит к повышению общего .КПД многоступенчатого компрессора, включающего обладающие хорошими массогабаритными показателями на большой объемной производительности винтовые С 3 с обладающие высоким КПД на малой объемной производительности С 4. Торцовый диск 23, имеющий жесткую связь через зубья 13 и ротор 11 с валом 10 и расположенный в С 4 со стороны, противоположной предыдущей С 3, позволяет разгрузить опоры вала 10 от осевых нагрузок. 1 з. п. ф-лы, 1566086

10

Формула изобретения

3

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в многоступенчатых роторных машинах.

Цель изобретения — повышение КПД.

На фиг. 1 изображен многоступенчатый роторный компрессор, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1, двухступенчатый роторный компрессор; на фиг. 3 — то же, трехступенчатый роторный компрессор; на фиг. 4 — 7 — схема работы последующей ступени в различных фазах; на фиг. 8 — фрагмент жесткой связи торцового диска с общим валом.

Многоступенчатый роторный компрессор содержит корпус 1, разделенный перегородками 2 на ступени сжатия, из которых по меньшей мере одна винтовая ступень 3 и по меньшей мере одна последующая ступень 4.

Винтовая ступень 3 включает ведущий и ведомый роторы 5 и 6. Ступени 3 и 4 сообщены между собой каналами 7, сообщающими выход 8 одной с входом 9 следующей за ней ступени. Каналы 7 выполнены в перегородках 2. По меньшей мере один ротор 5 или 6 винтовой ступени 3 закреплен. на общем валу 10 с ротором 11 следующей за ним ступени 4. Каждая ступень 4 выполнена в виде двух концентрично расположенных друг относительно друга валов IO и 12. На валу 10 закреплен ротор 11 с зубьями 13 секторного типа, а на валу 12 закреплен ротор 14 с зубьями 15 секторного типа.

Концентричные валы 10 и 12 связаны между собой посредством передаточного диска 16 через закрепленную на валу IO передаточную опору 17 с поводком 18 и закрепленную на валу 12 передаточную опору 19 с поводком 20. Поводки 18 и 20 размещены в прорезях 21 передаточного диска 16. На диске 16 закреплена ось 22, установленная с эксцентриситетом е относительно оси концентричных валов 10 и 12.

По меньшей мере одна из последующих ступеней 4 снабжена торцовым диском 23, жестко связанным через зубья 13 и ротор 11 (фиг. 8) с общим валом 10 и расположенным в ступени 4 со стороны, противоположной предыдущей ступени 3. Ступень 3 снабжена входом 24, а ступень 4— выходом 25.

Компрессор работает следующим образом.

Последовательно сжатый в винтовых ступенях 3 газ продолжает сжиматься в ступенях 4. При вращении роторов 5 и 6 газ через вход 24 поступает в ступень 3, где сжимается, затем через выход 8, канал 7 и вход 9 газ поступает в ступень 4 с роторами 11 и 14, где еще сжимается и через выход 25 подается к потребителю (либо подается в следующую ступень 4 сжати я) . Процессы всасыва ния, сжатия и нагнетания в ступени 4 проис4 ходят в рабочих камерах этой ступени, ограниченных зубьями 13 и 15 секторного типа, роторами 11 и 14, торцовым диском 23 и корпусом 1, в результате неравномерного относительного вращения роторов

11 и 14 с зубьями 13 и 15, обусловленного связью валов 10 и 12 посредством передаточного диска 16 и наличием эксцентриситета е, и периодического сообщения рабочих камер с входом 9 и выходом 25. Процессы всасывания, сжатия и нагнетания в ступени 4 показаны в четырех фазах одного поворота вала 10 (фиг. 4 — 7).

В слупенях 4 по сравнению с винтовыми ступенями 3 при малых объемных расходах КПД выше. Это объясняется тем, что радиальные щелевые зазоры в ступенях 4 носят характер плоских щелей, тогда как радиальные зазоры в винтовых ступенях профилированные и имеют небольшую протяженность. Гидравлическое сопротивление плоских щелевых зазоров в ступени 4 может быть конструктивно увеличено, например, путем выполнения на поверхностях зубьев 13 и 15 и корпуса 1 дополнительных турбулизирующих элементов (микронеровностей, рисок и т. д.). Однако винтовые ступени 3 обладают наилучшими массогабаритными показателями. Поэтому в области больших объемных производительностей предпочтительно применять винтовые ступени. Поэтому совокупность применения на первых ступенях, имеющих в 3...5 раз большую объемную производительность, винтовых ступеней 3, а на последующих ступеней 4 дает возможность повысить КПД всего многоступенчатого компрессора, оставляя при этом хорошие массогабаритные показатели всего компрессора.

Наличие эксцентриситета е определяет расположение входа 9 и выхода 25 ступени 4. Наличие торцового диска 23 и его конкретное расположение в ступени 4 позволяет обеспечить разгрузку опор общего вала 10 от осевого усилия. Гак на диске 23 возникает в осевом направлении сила в результате перепада давления на нем от давления в рабочих камерах ступени 4 и давления в зазоре между диском 23 и торцовой стенкой корпуса 1 в ступени 4 (величина давления в зазоре может регулироваться при помощи специального канала (не показан) в корпусе 1, соединяющего полость зазора с каналом 7) . Возникающая на диске 23 сила компенсирует противонаправленную осевую силу, возникающую на винтовых роторах 5 и 6, что повышает ресурс работы компрессора.

1. Многоступенчатый роторный компрессор, содержащий корпус, разделенный перегородками на ступени сжатия, из которых

156608

7В

5 Ж23 72 17

5 по меньшей мере первая из ступеней выполнена винтовой с ведущим и ведомыми роторами, причем ступени сообщены между собой каналами, соединяющими выход одной с входом следующей за ней ступени и выполненными в перегородках, а по меньшей мере один ротор винтовой ступени закреплен на общем валу с ротором следующей за ней ступени, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, каждая ступень, установленная за последней 10 винтовой ступенью, выполнена в виде двух концентрично расположенных друг относительно друга валов, на каждом из которых закреплен ротор с зубьями секторного типа, 6 е при этом концентричные валы связаны между собой посредством передаточного диска через закрепленные на концентричных валах передаточные опоры с поводками, размещенными в прорезях передаточного диска, на котором закреплена ось, установленная с эксцентриситетом относительно оси концентричных валов.

2. Компрессор по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна ступень, следующая за винтовой ступенью, снабжена торцовым диском, жестко связанным с общим валом и расположенным со стороны, противоположной предыдущей ступени.

1566086

77 15 2

1566086

11 1 16

17 Я 25

78 15 25

20 76 7

Составитель С. Калинин

Редактор Е. Папп Техред И. Верес Корректор Л. Бескид

Заказ 1209 Тираж 496 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская .наб., д. 4 5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101