RU157678U1

RU157678U1 - Двухступенчатый центробежный компрессор

Info

Publication number: RU157678U1
Application number: RU2015104723/06U
Authority: RU
Inventors: Игорь Яковлевич Сухомлинов; Андрей Юрьевич Знаменщиков
Original assignee: Открытое Акционерное Общество Холдинговая Компания "Вниихолодмаш-Холдинг" (Оао "Вниихолодмаш-Холдинг")
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2015-12-10

Abstract

1. Двухступенчатый центробежный компрессор, предназначенный для работы в составе холодильной машины с испарителем и конденсатором, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, моторной камерой, всасывающими и нагнетательными камерами первой и второй ступеней, опорными перегородками с газодинамическими подшипниками и интегрированным в корпус между опорными перегородками статором электродвигателя, размещенный в газодинамических подшипниках вал компрессора с установленными на нем рабочими колесами первой и второй ступеней и ротором электродвигателя с зазором относительно статора, причем входной патрубок компрессора соединен с всасывающей камерой первой ступени, выходной патрубок соединен с нагнетательной камерой второй ступени, нагнетательная камера первой ступени соединена с всасывающей камерой второй ступени, а корпус снабжен системой подачи охлаждающего агента в моторную камеру, отличающийся тем, что система подачи охлаждающего агента в моторную камеру предназначена для соединения с конденсатором с возможностью подачи конденсата в моторную камеру, а в опорной перегородке корпуса со стороны второй ступени выполнено отверстие, соединяющее моторную камеру с всасывающей камерой второй ступени.2. Двухступенчатый центробежный компрессор по п. 1, отличающийся тем, что вал компрессора выполнен полым.3. Двухступенчатый центробежный компрессор по п. 1, отличающийся тем, что электродвигатель выполнен высокочастотным синхронным на постоянных магнитах.4. Двухступенчатый центробежный компрессор по п. 3, отличающийся тем, что электродвигатель выполнен четырехполюсным.

Description

Полезная модель относится к области холодильного компрессоростроения, в частности к двухступенчатым центробежным компрессорам со встроенным высокооборотным электроприводом без смазки в опорах ротора, работающих в составе холодильных машин.

Известен двухступенчатый центробежный компрессор со встроенным между консольно расположенными ступенями электродвигателем, имеющий корпус, состоящий из корпуса электродвигателя и присоединенных к нему с каждой стороны через промежуточные фланцы корпусов одной и другой ступени, и ротор - единый для ступеней и электродвигателя, установленный в расположенных между ступенями и электродвигателем опорных и упорного магнитных подшипников, имеющих статорные и роторные элементы, причем внутри корпуса статорные элементы опорных и упорного магнитных подшипников выполнены в виде блоков, установленных в дополнительных корпусах, каждый из которых закреплен на промежуточном фланце с его внутренней, обращенной к ступени стороне, причем со стороны одной ступени в дополнительном корпусе установлены статорные элементы опорного магнитного подшипника, а со стороны другой ступени - статорные элементы опорного и упорного магнитных подшипников (патент РФ на ПМ №36709, F04D 25/06, опубл. 20.03.2004).

Недостатком известной конструкции является ее высокая стоимость и необходимость использования специальной системы управления электромагнитными подшипниками, а также специальной системы охлаждения электродвигателя.

Наиболее близким к заявленному - прототипом - является двухступенчатый центробежный компрессор со встроенным между консольно расположенными ступенями асинхронным или синхронным электродвигателем, ротор которого - единый для ступеней и электродвигателя - установлен в расположенных между ступенями и электродвигателем газодинамических подшипниках (И.Я. Сухомлинов и др., Малорасходные холодильные центробежные компрессоры, Труды XIII международной научно-технической конференции по компрессоростроению. Том III. Компрессорная техника и пневматика в XXI веке, г. Сумы, 2004, с. 19).

Достоинством прототипа, по сравнению с компрессорами других типов, являются малые массогабаритные показатели, отсутствие системы смазки, мультипликатора и вращающихся уплотнений, лучшие виброакустические характеристики, большая эффективность регулирования при работе на нерасчетных режимах и меньшая стоимость.

Недостатком прототипа является необходимость использования водяного охлаждения для отвода теплоты потерь электродвигателя или подачи рабочей среды (хладагента) в полость электродвигателя после сжатия в первой ступени, приводящей к снижению эффективности. Кроме того, при создании такой конструкции компрессора на большие производительности возникают проблемы с использованием газодинамических подшипников из-за их несущей способности, ограничивающей допустимую массу ротора.

С учетом изложенного, задачей полезной модели является расширение функциональной возможности использования двухступенчатого центробежного компрессора.

Технический результат - возможность работы компрессора без водяного охлаждения электродвигателя, повышение эффективности, снижение стоимости и массогабаритных характеристик за счет упрощения конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что в двухступенчатом центробежном компрессоре, предназначенном для работы в составе холодильной машины с испарителем и конденсатором, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, моторной камерой, всасывающими и нагнетательными камерами первой и второй ступеней, опорными перегородками с газодинамическими подшипниками и интегрированным в корпус между опорными перегородками статором электродвигателя, размещенный в газодинамических подшипниках вал компрессора с установленными на нем рабочими колесами первой и второй ступеней и ротором электродвигателя с зазором относительно статора, причем входной патрубок компрессора соединен с всасывающей камерой первой ступени, выходной патрубок соединен с нагнетательной камерой второй ступени, нагнетательная камера первой ступени соединена с всасывающей камерой второй ступени, а корпус снабжен системой подачи охлаждающего агента в моторную камеру, система подачи охлаждающего агента в моторную камеру предназначена для соединения с конденсатором с возможностью подачи конденсата в моторную камеру, а в опорной перегородке корпуса со стороны второй ступени выполнено отверстие, соединяющее моторную камеру с всасывающей камерой второй ступени, при этом вал компрессора выполнен полым, кроме того электродвигатель выполнен высокочастотным синхронным на постоянных магнитах, оптимально - четырехполюсным.

Полезная модель поясняется принципиальной схемой двухступенчатого центробежного компрессора (Фиг.).

Согласно представленной схеме двухступенчатый центробежный компрессор включает следующие элементы:

корпус 1;

входной патрубок 2;

выходной патрубок 3;

моторная камера 4;

рабочее колесо первой ступени 5;

всасывающая камера второй ступени 6;

нагнетательная камера первой ступени 7;

нагнетательная камера второй ступени 8;

опорная перегородка первой ступени 9;

опорная перегородка второй ступени 10;

газодинамические подшипники 11;

втулка корпуса 12;

статор электродвигателя 13;

вал компрессора 14;

ротор электродвигателя 15;

рабочее колесо второй ступени 16.

Ротор электродвигателя 15 установлен с зазором относительно статора электродвигателя 13; опорная перегородка 10 снабжена отверстием 17, соединяющим всасывающую камеру 6 второй ступени с моторной камерой 4.

Система подачи охлаждающего агента в моторную камеру предназначена для соединения с конденсатором с возможностью подачи конденсата в моторную камеру и выполнена в виде предназначенного для соединения своим входом с конденсатором холодильной машины (не показан) штуцера 18, интегрированного в корпус 1 компрессора и соединенного выходом с промежуточной охлаждающей полостью 19 корпуса 1, причем полость 19 соединена с моторной камерой сетью каналов 20.

Нагнетательная камера 7 первой ступени соединена с всасывающей камерой второй ступени 6, например, через трубопровод 21.

Испытания заявленной полезной модели проводились на опытном образце двухступенчатого центробежного компрессора производительностью 350 кВт в режиме водоохлаждающей машины для систем кондиционирования.

Опытный образец представляет собой компрессор двухступенчатый с оппозитным расположением ступеней с обеих сторон высокочастотного синхронного электродвигателя мощностью 100 кВт. Ротор компрессора 14 вращается в газодинамических подшипниках 11 лепесткового типа, установленных с каждой стороны между ступенями и ротором электродвигателя 15. Для обеспечения работоспособности подшипников 11 электродвигатель выполнен высокочастотным синхронным 4-х полюсным на постоянных магнитах, а ротор компрессора 14 - полым, что позволило снизить общий вес ротора компрессора 14 с учетом веса ротора электродвигателя 15 до 8,5 кг.

Оппозитная схема расположения ступеней с рабочими колесами диаметром D=102 мм сократила осевые усилия, действующие на ротор компрессора 14, что позволило отказаться от установки разгрузочного поршня, а применение газодинамических подшипников 11, стоимость и трудоемкость изготовления которых на порядок ниже стоимости электромагнитного подвеса, и многополюсного, в частности - 4-х полюсного синхронного электродвигателя на постоянных магнитах, существенно снизило габариты и массу компрессора.

Работа компрессора осуществляется следующим образом.

Агент/рабочее тело поступает через входной патрубок 2 в рабочее колесо первой ступени 5 компрессора, и, после процесса сжатия, с нагнетательной камеры первой ступени 7 поступает во всасывающую камеру второй ступени 6 через трубопровод 21.

Одновременно из конденсатора подается конденсат на штуцер 18 и далее через промежуточную охлаждающую полость 19 корпуса 1 и сеть каналов 20 в моторную камеру 4. В процессе поступления конденсата по вышеописанному тракту, он забирает тепло от элементов корпуса 1, статора 13 и ротора 15 электродвигателя, испаряется и поступает через отверстие 17 во всасывающую камеру 6 второй ступени и далее включается в вышеописанный рабочий цикл компрессора.

Всесторонние испытания компрессора на холодильном агенте R134a подтвердили работоспособность предложенной конструкции, а использование для охлаждения электродвигателя жидкого агента после конденсатора обеспечили возможность эффективной работы компрессора без применения водяного охлаждения.

С учетом изложенного можно сделать вывод о том, что поставленная цель полезной модели - повышение функциональной возможности двухступенчатого центробежного компрессора - решена, и заявленный технический результат - возможность работы компрессора без водяного охлаждения электродвигателя, повышение эффективности, снижение стоимости и массогабаритных характеристик за счет упрощения конструкции - достигнут.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения заявленного технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для холодильного компрессоростроения, в частности применим в двухступенчатых центробежных компрессорах со встроенным высокооборотным электроприводом без смазки в опорах ротора;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Claims

1. Двухступенчатый центробежный компрессор, предназначенный для работы в составе холодильной машины с испарителем и конденсатором, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, моторной камерой, всасывающими и нагнетательными камерами первой и второй ступеней, опорными перегородками с газодинамическими подшипниками и интегрированным в корпус между опорными перегородками статором электродвигателя, размещенный в газодинамических подшипниках вал компрессора с установленными на нем рабочими колесами первой и второй ступеней и ротором электродвигателя с зазором относительно статора, причем входной патрубок компрессора соединен с всасывающей камерой первой ступени, выходной патрубок соединен с нагнетательной камерой второй ступени, нагнетательная камера первой ступени соединена с всасывающей камерой второй ступени, а корпус снабжен системой подачи охлаждающего агента в моторную камеру, отличающийся тем, что система подачи охлаждающего агента в моторную камеру предназначена для соединения с конденсатором с возможностью подачи конденсата в моторную камеру, а в опорной перегородке корпуса со стороны второй ступени выполнено отверстие, соединяющее моторную камеру с всасывающей камерой второй ступени.

2. Двухступенчатый центробежный компрессор по п. 1, отличающийся тем, что вал компрессора выполнен полым.

3. Двухступенчатый центробежный компрессор по п. 1, отличающийся тем, что электродвигатель выполнен высокочастотным синхронным на постоянных магнитах.

4. Двухступенчатый центробежный компрессор по п. 3, отличающийся тем, что электродвигатель выполнен четырехполюсным.