Центробежный компрессор

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано, в частности, при создании компрессоров для транспорта природного газа. Центробежный компрессор содержит корпус с крышками, вал с рабочими колесами, думмис, камеру всасывания с разделительным ребром и газоход, сообщающий камеру всасывания с задуммисной полостью. Разделительное ребро выполнено с внутренней полостью. Полость с одной стороны сообщена с газоходом, а с другой - через каналы в стенке разделительного ребра, преимущественно со стороны вала ротора, с полостью всасывания. При таком исполнении перепуска газа из полости повышенного давления в полость пониженного давления основной и байпасируемый газовые потоки в полости всасывания встречаются практически одинаково направленными, отсутствует аномальное возмущение основного потока, обеспечивается его симметричность и равномерность поля скоростей на входе в рабочее колесо, что уменьшает внутренние объемные потери давления в компрессоре, повышает его КПД. 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании компрессоров, в том числе компрессоров для транспорта природного газа.

В компрессоростроении для снижения результирующей силы, действующей на ротор многоступенчатого компрессора, широко используется перепуск (байпасирование) газа из полости с повышенным давлением в полость более низкого давления, для чего пространство за разгрузочным поршнем (думмисом) сообщают со всасывающим патрубком компрессора.

Известен компрессор (а.с. СССР №324900, F04D 17/08, F04D 29/42, опубл. 08.11.79), в котором перепуск газа осуществляется из полости колена диффузора компрессора в кольцевой зазор между стенкой диафрагмы статорной части и покрывным диском рабочего колеса. Причем канал перепуска расположен непосредственно в теле статорной части (диафрагме), а отверстия перепуска. расположены в непосредственной близости с втулкой лабиринтного уплотнения покрывного диска.

Известен центробежный компрессор (а.с. СССР №1455047, F04D 17/08, опубл. 30.01.89), в котором перепуск газа из задуммисной разгрузочной полости центробежного компрессора в полость всасывающей камеры осуществляется с помощью трубопровода, соединяющего вышеназванные полости.

Общим недостатком упомянутых известных конструкций является то, что в зоне расположения отверстия перепускного канала, через которое происходит перепуск сжатого газа из-за думмисной полости, возникает локальное возмущение (отклонение) основного потока газа. При взаимодействии двух потоков газов происходит перераспределение поля давлений с образованием неравномерности поля скоростей во всасывающей камере, что приводит к неравномерности газового потока на входе в первую ступень компрессора и, соответственно, приводит к внутренним потерям давления и снижению политропического коэффициента полезного действия компрессора.

Известен центробежный компрессор (Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины. Изд. «Машиностроение». Москва-Ленинград. 1964 г., стр.219, фиг.6.9), который содержит корпус с патрубками. всасывания и нагнетания. В корпусе установлен вал с закрепленными на нем рабочими колесами и думмисом. За думмисом в корпусе образована разгрузочная полость, которая через трубопровод сообщается с внутренней полостью патрубка всасывания через отверстие в стенке патрубка всасывания, к которому присоединен трубопровод.

Недостатком такой конструктивной схемы перепуска рабочего газа в полость всасывания является несимметричный локальный вдув части газа с повышенным давлением под некоторым углом к основному потоку. При несимметричном вдуве газа (через одно отверстие) происходит взаимодействие двух потоков с возмущением основного потока газа в камере всасывания с образованием локальной зоны повышенного давления, являющейся преградой, которую вынужден преодолевать основной поток газа с отклонением. При этом происходит перераспределение поля скоростей потока, что приводит к его неравномерности на входе в первую ступень компрессора, и соответственно, росту объемных внутренних потерь компрессора, снижающих его политропический коэффициент полезного действия.

Технической задачей заявляемого технического решения является устранение указанных недостатков за счет улучшения условий перепуска вторичного потока газа из задумиссной разгрузочной полости в полость всасывания.

Технический результат достигается тем, что в центробежном компрессоре, содержащем корпус с крышками, вал с рабочими колесами, думмис, камеру всасывания с разделительным ребром, газоход, сообщающий камеру всасывания с задуммисной полостью, разделительное ребро выполнено с внутренней полостью, которая с одной стороны сообщена с газоходом, а с другой через каналы в стенке разделительного ребра, преимущественно со стороны вала ротора, с полостью всасывания.

На фиг.1 показан меридианальный (продольный) разрез компрессора, на фиг.2 - вид по стрелкам сечения А-А.

Центробежный компрессор содержит корпус 1, крышки 2, 3, установленные в корпусе на валу 4, рабочие колеса 5, 6 и думмис 7, образующий с лабиринтной втулкой 8 зазор 9, задуммисную полость 10, которая соединена с боковой пазухой 11 колеса 6 и сообщается газоходом (внутренние перепускные каналы 12, 13 и трубопровод 14) с внутренней полостью 15 разделительного ребра 16 через выпускные каналы 17 с полостью всасывания 18. Крышка 3 соединена с элементами камеры нагнетания 19.

При работе компрессора основной поток газа всасывается через входной патрубок (на фиг.1 не показан) корпуса 1, попадает в полость всасывания 18, обтекая поверхность крышки 2 и разделительного ребра 16, сжимается рабочими колесами 5, 6, установленными на валу 4 совместно с думмисом 7, и направляется в камеру нагнетания 19, присоединенную к крышке 3, и далее из нее в выходной патрубок (на фиг.1 не показан) корпуса 1. Часть газа в сжатом состоянии поступает из боковой пазухи 11 колеса 6 через зазор 9 между думмисом 7 и лабиринтной втулкой 8 в задуммисную полость 10 в крышке 3. Далее газ направляется через перепускные каналы 12, 13 трубопровод 14 в полость 15 разделительного ребра 16 и далее через выпускные каналы 17 в полость всасывания 18.

Байпасируемый газовый поток, проходя выпускные каналы 17, смешивается на пути движения в полости всасывания 18 с основным потоком газа и направляется на вход в первое рабочее колесо 5. Цикл перепуска части сжатого газа из задуммисной полости 10 в полость всасывания 18 повторяется.

Основной и байпасируемый газовые потоки в полости всасывания встречаются практически одинаково направленными, отсутствует аномальное возмущение (отклонение) основного потока, обеспечивается симметричность потока и равномерность поля скоростей на входе в рабочее колесо, что уменьшает внутренние объемные потери давления в компрессоре, повышает его КПД.

Центробежный компрессор, содержащий корпус с крышками, вал с рабочими колесами, думмис, камеру всасывания с разделительным ребром, газоход, сообщающий камеру всасывания с задуммисной полостью, отличающийся тем, что разделительное ребро выполнено с внутренней полостью, которая с одной стороны сообщена с газоходом, а с другой через каналы в стенке разделительного ребра, преимущественно со стороны вала ротора, с полостью всасывания.