CS213013B1 - Jednatělesevý kambinavaný axiálně-radiální turbekampresar s mezichlazením - Google Patents

Description

Vynález se týká jednatělesavéha kembinavanéhe axiálně-radiálníha turbakompresaru s mezichlazením stavebnicavéha uspořádání s náhanem zubovou spejkau. Jednaduché horizontálně dělená skříň je litá,, s klásickau kancepcí lažiskových stajanů. Turbakampresar je určen pra nasávaná množství vzdušiny v razsahu 80 000 až 550 000 a³/h a vyseká stlačení, jmenavitě pra stlačení 7 až 10 při zajištění maximální izetermické účinnasti. Uspařádéní uaožňujě (v základní verzi) zajistit nízkau teplatu vzdušiny ve výtlaku, caž klade nízké náraky na dachlazevání. Stavebnicavé uspařádání streje umažňuje patem razšířit ablast stlačení da hednet £> 10, stejně jeká vyhavět i technologickým pežadavkům vysakých teplat na výtlaku, při udržení vysaké izetermické účinnasti.

Koncepce stávsjících řešení turbekompresorů, které mají dasáhnaut vysakých základních parametrů a to jak ve velikasti nasávanéhe množství řádavě da 500 000 m^/h a vysokéha stlačení £ > 7 je velmi náročná. Tata náročnest je dále zvyšavána tekavými pažedavky, jaka např nutnosti dosažení vysaké izetermické účinnasti, dabré regulovatelnesti v širakém razsahu, jedneduchosti a spolehlivasti konstrukčního řešení aped. Saučasně vyráběné typy turbekempresorů vycházejí nejčastěji z koncepce kombinavanéha turbekempresaru, který je tvářen jednau axiální a dvěma radiálhíMi sekcemi při použití dvau mezichladičů. Podrobným rezbarem a výpočtem lze dokázat, že tata kancepce nemá z hlediska izetermické účinnosti nikde své optimum. Při vyšších stlačeních (nad 7) ae ukazují být výhodnější řešení s větším počtem

213 013 sekcí a přinižšíeh stlačeních je výhodnější použiti např. dvojitého axiálního turbekempresoru o jediný· mezichladiče·, který je navíc konstrukčně i výrobně daleko jednodušší.

Optimálním řešení· je turbokompresor ae dvě·· axiální·! a dvě·· radiálními sekcemi podle vynálezu, který z hledieka izeteraické účinnosti pro stejné adiabatické účinnosti sekcí je oprati stávající· řešení· (se třemi sekceai) ainiaálně o 1 až 2 % výhodnější v závislosti ne velikosti stlačení·. Teoreticky ještě vyšší izeteraické účinnosti o 0,5 % by dosáhl turbokeapreser se třemi radiálnlai sekcemi (celkem tedy s pěti sekcemi). Toto zvýšení účinnosti je však již nepatrné a neodpovídá zvětšené délce stroje, zvětšené zastavěné ploše a z toho vyplývajícímu zhoršení ekonomičnosti celé konstrukce. Podstata vlastní konstrukce turbokempresoru podle vynálezu spočívá v tom, že v jediné skříni jsou na jednom společném hřídeli uleženy ze strany náhonu postupně zs sebou čtyři sekce a to dvě čistě axiální sekce bez koncových radiálních stupňů se sáním na vzájemné protilehlých koncích obou sekcí, vybavené natáčením stetterevých lopatek za provozu, na něž navazují dvě radiální sekce, jejichž sací hrdla jseu vzhledem k odpovídajícím výtlačným hrdlům umístěna v kratší vzdálenosti k bližšímu, t.j. zadnímu ložisku. Prvá radiální sekce, uložená na společném hřídeli za sacím hrdlem druhé axiální sekce je současně poslední sekcí turbokempresoru. V pracovním okruhu základního provedení jsou zařazeny alespoň mezi dvěma dvojicemi funkčně sousedících sekcí mezichladiče..Podstatou stavebnicového uspořádání je, že typizované axiální i radiální prvky jsou vytvářeny jednak měnitelným počtem stupňů středotlaké axiální sekce a jednak tím, že radiální sekce mají radiální kola stejného typu a bezlopetkovými difuzory a jsou stejného průměru pouze s měnitelnou šířkou.

Koncepce kombinovaného axiólně-radiálního turbokempresoru, vytvořeného ze dvou axiálních a dvou radiálních sekcí podle vynálezu předstevuje z hlediska dosažitelné spojkové izo termické účinnosti optimum a to v oblasti stlačení 7 až 10.

Vhodné stavebnicové nepořádání umožňuje v případě potřeby zvýšit stlačení až na hodnoty £ =12+13· Konstrukčním řešením je dosaženo nízkých osových sil a sníženého namáhání ložisek. Životnost ložisek je tím značně prodloužena, čemuž navíc pomáhá i jejich nízká provozní teplota. Řešení umožňuje i příznivé tepelné namáhání skříně a rotoru turbokompresoru. Velkou předností konstrukce je, že turbokompresor má vůči srovnatelným výrobkům malé rozměry a tím i mnohdy rozhodující malou potřebu zastavěné plechy. Umožňuje to jednak celková jednotělesová koncepce bez mezitělesové převodovky, ale i použití radiálních kol stejného typu a stejného průměru, který se nepříliš liší od špičkového průměru lopatkování nízkotlaké axiální sekce. Z toho vyplývá i příznivé pevnostní a dynamické namáhání radiálních kol. Ze souhrnu použitých konstrukčních prvků je proti známým srovnatelným strojům další přednos ti vysoká úspora materiálu při výrobě, snížená výrobní pracnost, snadná regulovatelnost, zjednodušená údržba a snížení počtu potřebných náhradních dílů.

Na výkrese je schematicky znázorněn příklad provedení kombinovaného axiélně-radiálního turbokempresoru podle vynálezu v základním provedení (pro dosažení nízké teploty stlačené vzdušiny).

Na výkrese je znázorněn nárysný pohled na turbokompresor se spojkou. Turbokompresor se stává z nízkotlaké axiální sekce 1, na níž na společném hřídeli 2 nevfciújí středotlaká

213 013 axiální sekce £, vysokotlská radiální sekce 4 ® druhá (funkčně prvá) rsdiální sekce £. Celý rotor je uležen v ležiskách předního a zadního ložiskového stajanu 6, 7 jednotělesové skříně 8. Secí hrdlo £ nízkotlaké axiální sekce 1 a sací hrdla 10 středotlaké axiální sekce £ jsou ne vzájemně pratilehlých kancích obou axiálních sekcí 1, £, které jsou vybaveny natáčecím zařízením (nezakresleno) statorových lopatek ze provozu, ^ací hrdlo 11 první radiální sekce 4 a sací hrdlo 12 druhé radiální sekce £ jsou umístěny vzhledem k sobě odpovídajícímu výtlačnému hrdlu 13 první radiální sekce 4 a výtlačnému hrdlu 14 druhé radiální se^ce £ v kratší vzdálenosti k bližšímu, tj. zadnímu ložisku 15. Výtlačné hrdlo 16 nízkotlaké axiální sekce 1 je propojena přes první mezichladič 17 se sacím hrdlem 10 středotlaké axiální sekce £. Výtlačné hrdla 18 středotlaké axiální sekce £ je přes druhý mezichladi č 1£ propojeno se sacím hrdlem 12 druhé radiální aekce £, jejíž výtlačné hrdlo 14 je přes třetí mezichladič 20 propojeno se sacím hrdlem 11 první radiální sekce 4· Výtlačné hrdlo 13 první radiální sekce 4 je současně posledním vysokotlakým výtlakem turbokompresoru.

V případě požadavku vyšší teploty stlačené vzdušiny ve výtlaku lze kombinovaný turbokompresor, znázorněný schematicky na obr. 1 upravit jednoduše tím, že se vyřadí třetí mezichladič 20. Výtlačné hrdlo 14 druhé radiální sekce £ je potom propojeno přímo se sacím hrdlem 11 prvé radiální sekce 4· S výhodou je potom v rámci stavebnicového řešení zvětšena šířka oběžného kola první radiální sekce /nezakresleno/. Náhon turbokompresoru jo proveden zubavou spojkou 21, umístěnou na společném hřídeli _2 ze strany sáni nízkotlaké axiální sekce 1.

Claims (2)

fSEDMST VYNÁLEZU

1, Jednotělesový kombinovaný axiálně-radiální turbokompresor s mezichlazením stavebnicového uspořádání s náhonem přes zubovou spojku, s litou, horizontálně dělenou skříní, s klasickou koncepcí ložiskových stojanů, určený pro velká nasávaná množství vzdušiny v rozmezí 80 000 až 550 000 m^/h v základním provedení s maximální izotermickou účinností pro oblast stlačení 7 ež 10 při zejištění nízké teploty vzdušiny ne výtlaku, vyznačující se tím, že v jednotěleeové skříni (8) jsou na jednom společném hřídeli V2) uloženy ze strany ná.ionu postupně za sebou čtyři sekce (1,3,4,5) a to dvě čistě axiální sekce (1,3) bez koncových radiálních stupňů se sáním na vzájemně protilehlých koncích obou axiálních sekcí <1,3) vybavené natáčením statorových lopatek za provozu, ns něž navazují dvě radiální sekce (4,5), jejichž sací hrdlo (11,12) jsou vzhledem k*odpevidajícím výtlačným hrdlům <13,14) umístěna v kratší vzdálenosti k bližšímu, tj. zadnímu ložisku (15), přitom prvá radiální sekce (4), uležená na společném hřídeli k2) za sacím hrdlem (10) středotlaké axiální sekce (3) je současně poslední vysokotlakou sekcí turbokompresoru, přitom alespoň mezi dvěma dvojicemi funkčně sousedících sekcí (1,3,4,5) jsou zařazeny mezichladiče (17,19,20).

2. Jednotělesový kombinovaný axiálně-rsdiální turbokompresor podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že typizované axiální a radiální prvky stavebnicového uspořádání jsou vytvořeny jednak měnitelným počtem stupňů středotlaké axiální sekce (3) a jednak tím, že obě radiální sekce (4,5) nají radiální kola stejného typu s bezlopatkovými difuzory a jsou stejného průměru pouze s měnitelnou šířkou.