Винтовой компрессор

 

Использование: для дожатия природного и других газов. Сущность изобретения: консольные подшипники расположены на стороне всасывания, снабжены соответственно каналом отвода масла, выемкой и двумя продольными пазами. Выемки расположены на цилиндрической поверхности свободного конца консольного подшипника, наиболее удаленного от окна нагнетания и сообщенного с каналом отвода масла. Продольные пазы расположены по обе стороны выемки и соединены отверстием с каналом подвода масла. Длина консольного подшипника или выемка ведущего винтового ротора выполнена меньше длины консольного подшипника или выемки ведомого ротора. Продольные пазы ведущего ротора и выемки ведомого ротора выполнены, начиная от торцов. Выемка ведущего ротора и продольные пазы ведомого ротора выполнены отстоящими от торцов свободных концов консольных подшипников. 3 ил.

Изобретение относится к области роторных компрессоров, а более конкретно касается винтовых компрессоров.

Изобретение может быть использовано для дожатия природного газа на газовых и нефтяных месторождениях, на газоперекачивающих, газонаполнительных и газлифтных станциях в области добычи, транспортировки и переработки нефти и газа, а также в энергетических и химических технологиях.

Известен винтовой компрессор, принятый за ближайший аналог, содержащий корпус с патрубками всасывания и нагнетания, ведущий и ведомый роторы, имеющие внутренние полости, подшипники скольжения, выполненные консольными, с каналами подвода масла, неподвижно закреплеными на съемной крышке и размещенные во внутренней полости своего ротора (см. заявку Японии 59-168290, кл. F 04 C 18/16, кл 5 (1)-66(356), 1984 г.

Недостатком такого винтового компрессора является то, что он не учитывает различия действия газовых сил на ведущий и ведомый винтовые роторы, имеющие разную геометрию винтов. Как правило, радиальная нагрузка на опоры от действия газовых сил на ведущем роторе выше, чем на ведомом, а осевая нагрузка, наоборот на ведомом выше, чем на ведущем. Это приводит к тому, что опоры работают не в эффективном режиме, что снижает их надежность.

Техническая задача изобретения повышение надежности винтового компрессора. Сущность изобретения заключается в том, что в известном винтовом компрессоре, содержащем корпус с окном нагнетания с патрубками всасывания и нагнетания, съемную крышку, ведущий и ведомый винтовые роторы, имеющие внутренние полости, подшипники скольжения роторов, выполненные консольными, с каналами подвода масла, неподвижно закрепленными на съемной крышке и размещенные во внутренней полости своего ротора, причем консольные подшипники расположены на стороне всасывания, снабжены соответственно каналом отвода масла, выемкой и двумя продольными пазами выемки расположены на цилиндрической поверхности свободного конца консольного подшипника наиболее удаленного от окна нагнетания и сообщенного с каналом отвода масла, а продольные пазы расположены по обе стороны выемки и соединены отверстием с каналом подвода масла, при этом длина консольного подшипника или выемки ведущего винтового ротора выполнена меньшей длины консольного подшипника или выемки ведомого ротора, продольные пазы ведущего ротора и выемка ведомого ротора выполнены, начиная от торцов, а выемка ведущего ротора и продольные пазы ведомого ротора выполнены отстоящими от торцов свободных концов консольных подшипников.

Такое выполнение выемок и продольных пазов у консольных подшипников позволяет распределить опорные и упорные площадки консольных подшипников с целью равномерного восприятия газовых сил на ведомом и ведущем роторах. Это позволяет оба консольных подшипника выполнить одним диаметром с одинаковыми зазорами, что упрощает изготовление и повышает надежность.

Изобретение поясняется конкретным примером его выполнения и прилагаемыми чертежами.

На фиг. 1 изображен продольный разрез по ведущему винтовому ротору согласно изобретения; на фиг.2 разрез по линии II-II фиг.1 согласно изобретению; на фиг.3 сечение по линии III-III фиг.2 согласно изобретению.

Винтовой компрессор содержит корпус 1 (фиг.1) с окном 2 нагнетания, с патрубками всасывания 3 и нагнетания 4. Стрелкой А обозначено направление подачи всасываемого газа. Стрелкой В обозначено направление подачи нагнетаемого газа. Винтовой компрессор содержит также съемную крышку 5, ведущий ротор 6, снабженный уплотнениями 7, 8 и имеющий внутреннюю полость 9, подшипники 10, подшипник 11, скольжения. Подшипник 11 выполнен консольным, закреплен на съемной крышке 5, размещен во внутренней полости 9 ротора 6, расположен со стороны всасывания и снабжен каналом 12 отвода масла и выемкой 13. Выемка 13 расположена на цилиндрической поверхности свободного конца консольного подшипника 11, наиболее удаленной от окна 2 нагнетания и сообщена с каналом 12 отвода масла отверстием 14. Работа винтового компрессора обеспечивается вращением ведущего ротора 6 в направлении стрелки ω.

Винтовой компрессор содержит также ведомый винтовой ротор 15 (фиг.2), имеющий внутреннюю полость 16, в которой размещен консольный подшипник 17 скольжения.

Консольный подшипник 17 скольжения снабжен каналом 18 отвода масла, выемкой 19, соединенной с каналом 18 отверстием 20 и снабжен также двумя продольными пазами 21 для подвода масла.

Консольный подшипник 11 ведущего ротора 6 имеет продольные пазы 22. Продольные пазы 21, 22 расположены по обе стороны от выемок 19, 13 соответственно и соединены с каналами 23 и 24 подвода масла отверстиями 25, 26 соответственно.

Длина консольного подшипника 11 или выемки 13 ведущего винтового ротора 6 выполнена меньше на величину l длины консольного подшипника 17 или выемки 19 ведомого винтового ротора 15.

На фиг. 3 изображен вариант, когда выемка 19 ведомого ротора 15 и продольные пазы 22 ведущего ротора 6 выполнены, начиная от торцов свободных концов консольных подшипников 11, 17, а продольные пазы 21 ведомого ротора 15 и выемка 13 ведущего ротора 6 выполнены отстоящими от торцов свободных концов консольных подшипников 11, 17.

Винтовой компрессор работает следующим образом. Сжигаемый газ поступает в патрубок 3 (фиг.1) всасывания. Вращающийся со скоростью w ведущий ротор 6 приводит во вращение ведомый ротор 15 (фиг.2). Полостями, ограниченными зубьями роторов 6, 15 и корпусом 1 захватывается газ, сжимается, переносится к окну 2 нагнетания и выталкивается в патрубок 4 нагнетания. Сжатый во время работы винтового компрессора газ в патрубке 4 воздействует на роторы 6, 15 с силой F, определяемой перепадом давления в патрубках 3, 4. Указанная сила F раскладывается на радиальные силы F₁, F₂ и осевые силы F₃, F₄ (фиг.3), действующие соответственно на ведущий 6 и ведомый 15 роторы. Эти силы воспринимаются подшипниками 10, 11 (фиг.1) 17 (фиг.3). Для компенсации сил F₁-F₄ в подшипники 10, 11, 17 подается масло под давлением.

Масло, подводимое по каналам 23, 24 в направлении стрелок D, H в консольные подшипники 11, 17 попадает через отверстия 25, 26 в продольные пазы 22, 21 соответственно и через них в полости 9, 16. Масло из полостей 9, 16 обтекая консольные подшипники 11, 17, попадает в выемки 13 (фиг.2), 19 через отверстия 14, 20, вытекает в каналы 12, 18 отвода масла в направлении стрелок Е, К.

Масло, проходя через подшипники 11, 17 создает подъемные силы F₅ (фиг. 2), F₆, которые воздействуют на роторы 6, 15. Расположение выемок 13, 19 в области цилиндрических поверхностей консольных подшипников 11, 17 наиболее удаленных от окна 2 нагнетания, способствует взаимной компенсации сил F₅, F₆, F₁, F₂ соответственно.

Расположение продольных пазов 22, 21 с двух сторон от выемок 13, 19 позволяет создать максимальную по размерам зону с перепадом давления, равным перепаду между каналами подвода 24, 23 и отвода 12, 18 масла.

Размеры выемок 13, 19, расположение продольных пазов 22, 21 и величины давлений в каналах подвода 24, 23 и отвода 12, 18 масла от заданных параметров винтового компрессора и подбираются таким образом, чтобы силы F₅, F₆ компенсировали большую часть сил F₁, F₂. Меньшая часть этих сил воспринимается подшипниками 12 роторов 6, 15 (подшипники 12 ротора 15 на фиг. не показан).

Из геометрии винтовых роторов, определяемой профилями винтовых зубьев, радиальная сила F₁ в большинстве случаев меньше силы F₂. Этим обусловлено то, что длина консольного подшипника 11 или его выемки 13 ведущего ротора 6 выполнены меньшей длины на величину l (фиг.3) консольного подшипника 17 или его выемки 19 ведомого ротора 15. Основная часть сил F₃, F₄ воспринимается подшипниками 10 (фиг. 1) роторов 6, 15 (подшипник 10 ротора 15 на фиг. не показан). Осевая сила F₄ (фиг.3) на ведомом роторе 15 из геометрии винтовых роторов, как правило, по своей величине меньше, чем осевая сила F₃ на ведущем роторе 6. Для компенсации этой разницы формируется сила F₉ в торце полости 16 ведомого ротора 15. Масло по продольным пазам 22 консольного подшипника 11 попадает в полость 9, где создает дополнительную силу F₉, направленную против силы F₃. Участок цилиндрической поверхности на свободном конце консольного подшипника 11 между полостью 9 и выемкой 13 препятствует прохождению масла к этой выемки и удерживает в полости 9 возникающее в ней давление, соответствующее силе F₉. Одновременно в ведомом роторе 15 сила F₄ меньше по величине силы F₃ и необходимости создания противосилы в полости 16 не возникает. В этом случае наличие участка цилиндрической поверхности свободного конца консольного подшипника 17 между полостью 16 и продольными пазами 21 препятствует прохождению масла в полость 16 и возникновению в ней избыточного давления по сравнению с давлением на выемки 13, не связанной с полостью 9. Перераспределение сил F₃ F₄ позволяет равномерно распределять осевые нагрузки между подшипниками от действия сжимаемого газа.

Формула изобретения

Винтовой компрессор, содержащий корпус с окном нагнетания, с патрубками всасывания и нагнетания, съемную крышку, ведущий и ведомый винтовые роторы, имеющие внутренние полости, подшипники скольжения роторов, выполненные консольными, с каналами подвода масла, неподвижно закрепленными на съемной крышке и размещенные во внутренней полости своего ротора, отличающийся тем, что консольные подшипники расположены со стороны всасывания, снабжены соответственно каналом отвода масла, выемкой и двумя продольными пазами, выемка расположена на цилиндрической поверхности свободного конца консольного подшипника, наиболее удаленной от окна нагнетания, и сообщена с каналом отвода масла, продольные пазы расположены по обе стороны от выемки и соединены по меньшей мере одним отверстием с каналом подвода масла, при этом длина консольного подшипника или выемки ведущего винтового ротора выполнена меньше длины консольного подшипника или выемки ведомого винтового ротора, продольные пазы ведущего ротора и выемка ведомого ротора выполнены начиная от торцов, а выемки ведущего ротора и продольные пазы ведомого ротора выполнены отстоящими от торцев свободных концов консольных подшипников.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3