RU174575U1

RU174575U1 - MULTIPLICATOR CENTRIFUGAL COMPRESSOR

Info

Publication number: RU174575U1
Application number: RU2016144830U
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Бороденко; Вадим Григорьевич Паненко; Юрий Степанович Зинченко; Сергей Алексеевич Мовчан; Василий Романович Пшик; Андрей Витальевич Смирнов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Сумское машиностроительное научно-производственное объединение"
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2017-10-20

Abstract

Мультипликаторный центробежный компрессор, содержащий мультипликатор с зубчатым колесом и вал-шестерней, на консоли которой установлено рабочее колесо, а к торцовой стенке мультипликатора прикреплена проточная часть компрессора, герметичность которой относительно внутренней полости мультипликатора обеспечивается торцовым уплотнением, а осевую фиксацию вал-шестерни обеспечивает упорный подшипник, отличающийся тем, что мультипликаторный центробежный компрессор снабжен разгрузочной камерой, образованной крышкой мультипликатора и цилиндрическим диском, который расположен на противоположной, относительно рабочего колеса, консоли вал-шестерни, причем на наружной поверхности цилиндрического диска установлено плавающее уплотнение, а в разгрузочную камеру подается масло под давлением, величина которого определяется из соотношения:P=(0,4…1,0)⋅P⋅(d/d),где Р- давление масла, подаваемого в разгрузочную камеру;Р- давление газа перед рабочим колесом компрессора;d- разгрузочный диаметр торцового уплотнения;d- наружный диаметр цилиндрического диска.1 ил.A multiplier centrifugal compressor containing a multiplier with a gear wheel and a pinion shaft, on the console of which an impeller is installed, and a compressor running part is attached to the end wall of the multiplier, the tightness of which relative to the multiplier internal cavity is ensured by mechanical seal, and the axial fixing of the pinion shaft is provided by a thrust bearing characterized in that the multiplier centrifugal compressor is equipped with a discharge chamber formed by the cover of the multiplier and a cylindrical disk, which is located on the opposite, relative to the impeller, console gear shaft, and on the outer surface of the cylindrical disk a floating seal is installed, and oil under pressure is supplied to the discharge chamber, the value of which is determined from the ratio: P = (0.4 ... 1 , 0) ⋅P⋅ (d / d), where P is the pressure of the oil supplied to the discharge chamber; P is the gas pressure in front of the compressor impeller; d is the discharge diameter of the mechanical seal; d is the outer diameter of the cylindrical disk. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к компрессоростроению, а именно к мультипликаторным центробежным компрессорам, и позволяет, при его использовании, расширить область применения и повысить ресурс и экономичность работы таких компрессоров.The utility model relates to compressor engineering, namely to multiplier centrifugal compressors, and allows, when used, to expand the scope and increase the service life and efficiency of such compressors.

Известен воздушный мультипликаторный центробежный компрессор, содержащий конструктивно объединенные в один агрегат повышающую зубчатую передачу мультипликатора и рабочие колеса компрессора консольно-расположенные на его вал-шестерне [Шнепп В.Б. Конструкция и расчет центробежных компрессорных машин. - М,: Машиностроение. 1995. - 240 с.: ил. 133. - (с. 32-37, рис. 1.19 и 1.20)].Known air multiplier centrifugal compressor, containing constructively combined into a single unit increasing the gear of the multiplier and the compressor impellers cantilever located on its gear shaft [Shnepp VB Design and calculation of centrifugal compressor machines. - M: Engineering. 1995 .-- 240 p .: ill. 133. - (p. 32-37, Fig. 1.19 and 1.20)].

Известен также одноконсольный мультипликаторный центробежный компрессор, содержащий мультипликатор, в котором установлены зубчатое колесо и вал-шестерня, на одном конце которой консольно насажено рабочее колесо, а к торцовой стенке мультипликатора крепится проточная часть компрессора, герметичность которой относительно внутренней полости мультипликатора обеспечивается уплотнением, а осевую фиксацию вал-шестерни обеспечивает упорный подшипник [И.Г. Хисамеев, В.А. Максимов, Г.С. Баткис, Я.З. Гузельбаев. Проектирование и эксплуатация промышленных центробежных компрессоров. - Казань. Изд-во «ФЭН», 2010. - 671 с. (с. 79, рис. 4.26)].Also known is a single-console multiplier centrifugal compressor containing a multiplier, in which a gear wheel and a pinion shaft are mounted, at one end of which the impeller is cantileverly mounted, and a compressor running part is attached to the end wall of the multiplier, the tightness of which relative to the inner cavity of the multiplier is provided by a seal, and the axial the fixation of the pinion shaft is provided by a thrust bearing [I.G. Khisameev, V.A. Maximov, G.S. Batkis, Y.Z. Guzelbaev. Design and operation of industrial centrifugal compressors. - Kazan. FEN Publishing House, 2010. - 671 p. (p. 79, fig. 4.26)].

Общим недостатком упомянутых выше известных конструкций является то, что эти компрессоры имеют ограниченную область применения по давлению всасывания из-за неуравновешенных осевых сил, действующих на ротор при пусках под избыточным давлением, что вызывает быстрый износ упорного подшипника и приводит к снижению ресурса работы компрессора в целом.A common disadvantage of the above-mentioned known designs is that these compressors have a limited scope of application for suction pressure due to unbalanced axial forces acting on the rotor during starts under excessive pressure, which causes rapid wear of the thrust bearing and reduces the life of the compressor as a whole .

Технической задачей, заявляемой полезной модели, является устранение указанного недостатка путем снижения осевого усилия, действующего на упорный подшипник при пуске мультипликаторного центробежного компрессора под избыточным давлением, что значительно расширяет область применения таких компрессоров по давлению всасывания, кроме того значительно повышается ресурс и надежность работы упорных подшипников и, следовательно, мультипликаторных центробежных компрессоров в целом.The technical problem of the claimed utility model is to eliminate this drawback by reducing the axial force acting on the thrust bearing when starting the multiplier centrifugal compressor under excessive pressure, which significantly expands the scope of such compressors for suction pressure, in addition, the service life and reliability of thrust bearings significantly increase and therefore multiplier centrifugal compressors in general.

Технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью, заключается в расширении области применения мультипликаторных центробежных компрессоров по давлению всасывания при одновременном повышении их надежности.The technical result achieved by the claimed utility model is to expand the field of application of multiplier centrifugal compressors for suction pressure while increasing their reliability.

Технический результат достигается тем, что мультипликаторный центробежный компрессор, содержащий мультипликатор с зубчатым колесом и вал-шестерней, на одной консоли которой установлено рабочее колесо, а к торцовой стенке мультипликатора крепится проточная часть компрессора, герметичность которой, относительно внутренней полости мультипликатора, обеспечивается торцовым уплотнением, а осевую фиксацию вал-шестерни обеспечивает упорный подшипник, дополнительно снабжен разгрузочной камерой, образованной крышкой мультипликатора и цилиндрическим диском, который расположен на противоположной, относительно рабочего колеса, консоли вал-шестерни, причем на наружной поверхности цилиндрического диска установлено плавающее уплотнение, а в разгрузочную камеру подается масло под давлением, величина которого определяется из соотношения:The technical result is achieved by the fact that a multiplier centrifugal compressor containing a multiplier with a gear wheel and pinion shaft, on one console of which an impeller is installed, and a compressor duct is attached to the end wall of the multiplier, the tightness of which, relative to the inner cavity of the multiplier, is ensured by mechanical seal, and the axial fixing of the pinion shaft is provided by a thrust bearing, additionally equipped with a discharge chamber formed by the cover of the multiplier and the cylinder ndricheskim disk which is disposed on the opposite, relative to the impeller, shaft pinion console, wherein the floating seal on the cylindrical outer surface of the disc, and in the discharge chamber is supplied oil under pressure, which is determined from the relationship:

P_м=(0,4…1,0)⋅P_г⋅(d_{у н} ²/d_{ц д} ²),P _m = (0.4 ... 1.0) ⋅ P _g ⋅ (d _{y n} ² / d _{c d} ² ),

где Р_м - давление масла, подаваемого в разгрузочную камеру;where R _m is the pressure of the oil supplied to the discharge chamber;

Р_г - давление газа перед рабочим колесом компрессора;R _g - gas pressure in front of the impeller of the compressor;

d_{y н} - неуравновешенный диаметр концевого уплотнения;d _{y n} - unbalanced diameter of the end seal;

d_{ц д} - наружный диаметр цилиндрического диска.d _{c d} - the outer diameter of the cylindrical disk.

Таким образом, мультипликаторный центробежный компрессор обладает следующими существенными отличительными признаками:Thus, the multiplier centrifugal compressor has the following salient features:

на свободной консоли вал-шестерни мультипликатора расположен цилиндрический диск, образующий с крышкой мультипликатора камеру;on a free console of the gear shaft of the multiplier there is a cylindrical disk forming a camera with the cover of the multiplier;

на наружной поверхности цилиндрического диска установлено плавающее уплотнение;a floating seal is installed on the outer surface of the cylindrical disk;

в разгрузочную камеру подается масло под давлением, величина которого определяется из соотношения:oil is supplied to the discharge chamber under pressure, the value of which is determined from the ratio:

P_м=(0,4…1,0)⋅P_г⋅(d_{у н} ²/d_{ц д} ²).P _m = (0.4 ... 1.0) ⋅ P _g ⋅ (d _{y n} ² / d _{c d} ² ).

Перечисленные выше существенные отличительные признаки необходимы и достаточны для решения поставленной технической задачи, а именно, расширение области применения и повышения надежности мультипликаторного центробежного компрессора:The essential distinguishing features listed above are necessary and sufficient to solve the technical problem posed, namely, expanding the scope and increasing the reliability of the multiplier centrifugal compressor:

установка на консоли вал-шестерни мультипликатора цилиндрического диска, образующего с крышкой мультипликатора камеру, позволит более низким давлением масла, чем давление газа на входе в рабочее колесо мультипликаторного центробежного компрессора, компенсировать неуравновешенную осевую силу, действующую на упорный подшипник; the installation of a multiplier of a cylindrical disk on the console of the pinion shaft, forming a chamber with the multiplier cover, will allow lower oil pressure than the gas pressure at the inlet of the impeller of the multiplier centrifugal compressor to compensate for the unbalanced axial force acting on the thrust bearing;

установка плавающего уплотнения на наружной поверхности цилиндрического диска позволит уменьшить количество масла, необходимого для создания нужного давления в разгрузочной камере;the installation of a floating seal on the outer surface of the cylindrical disk will reduce the amount of oil required to create the desired pressure in the discharge chamber;

подачей в разгрузочную камеру масла под давлением, величина которого определяется из соотношения Pм=(0,4…1,0)⋅Pг⋅(d_{у н} ²/d_{ц д} ²) позволит уменьшить осевую неуравновешенную силу, причем при P_м=P_г⋅(d_{у н} ²/d_{ц д} ²) полностью компенсируется неуравновешенная осевая сила и обеспечивается пуск компрессора без осевой нагрузки на упорный подшипник.supplying oil under pressure to the discharge chamber, the value of which is determined from the relation Pm = (0.4 ... 1.0) ⋅Pg⋅ (d _{y n} ² / d _{q d} ² ) will reduce the axial unbalanced force, and at P _m = P _g ⋅ (d _{y n} ² / d _{c d} ² ) the unbalanced axial force is fully compensated and the compressor is started without axial load on the thrust bearing.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. показан продольный разрез мультипликаторного центробежного компрессора.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in FIG. shows a longitudinal section of a multiplier centrifugal compressor.

Мультипликаторный центробежный компрессор (см. фиг.), содержит мультипликатор 1, в котором установлены зубчатое колесо (не показано) и вал-шестерня 2 на одной консоли, которой насажено рабочее колесо 3. К торцовой стенке мультипликатора 1 крепится проточная часть компрессора, герметичность которой, относительно полости мультипликатора 1, обеспечивается торцовым уплотнением 4, а осевую фиксацию вал-шестерни обеспечивает упорный подшипник 5. На другой консоли вал-шестерни 2 установлен цилиндрический диск 6, на наружной поверхности которого установлено плавающее уплотнение 7. Цилиндрический диск 6 и плавающее уплотнение 7 образуют с крышкой 8 мультипликатора 1 разгрузочную камеру 9, в которую через канал 10 подается масло под определенным давлением.A multiplier centrifugal compressor (see Fig.), Contains a multiplier 1, in which a gear wheel (not shown) and a gear shaft 2 are mounted on one console, on which the impeller 3 is mounted. A compressor flow section is attached to the end wall of the multiplier 1, the tightness of which , relative to the cavity of the multiplier 1, is provided with a mechanical seal 4, and the axial fixing of the pinion shaft is provided by a thrust bearing 5. On the other console of the pinion shaft 2 there is a cylindrical disk 6, on the outer surface of which A floating seal 7. A cylindrical disk 6 and a floating seal 7 form a discharge chamber 9 with a cover 8 of the multiplier 1, into which oil is supplied through a channel 10 under a certain pressure.

Мультипликаторный центробежный компрессор работает следующим образом.Multiplier centrifugal compressor operates as follows.

В исходном положении, перед пуском компрессора, в газовый контур подается технологический газ под избыточным давлением. По мере повышения давления газа в проточной части на рабочее колесо 3 мультипликаторного компрессора начинает действовать неуравновешенная осевая сила, которая зависит от разгрузочного диаметра d_{у н} торцового уплотнения 4. Неуравновешенная осевая сила воспринимается упорным подшипником 5. Одновременно через канал 10 в разгрузочную камеру 9 подается масло под определенным давлением, которое зависит от диаметра цилиндрического диска 6 и от давления газа на входе в рабочее колесо 3. При этом создается осевое усилие, направленное против неуравновешенной осевой силы, действующей на рабочее колесо 3.In the initial position, before starting the compressor, the process gas is supplied to the gas circuit under excessive pressure. As the gas pressure in the flow part rises, an unbalanced axial force begins to act on the impeller 3 of the multiplier compressor, which depends on the unloading diameter d _{at the} mechanical seal 4. An unbalanced axial force is perceived by the thrust bearing 5. At the same time, oil is supplied through the channel 10 to the unloading chamber 9 under a certain pressure, which depends on the diameter of the cylindrical disk 6 and on the gas pressure at the entrance to the impeller 3. This creates an axial force directed against vnoveshennoy axial force acting on the impeller 3.

Подачей в разгрузочную камеру масла под давлением, величина которого определяется из соотношения P_м=(0,4…1,0)⋅P_г⋅(d_{у н} ²/d_{ц д} ²), позволит частично или полностью компенсировать неуравновешенную осевую силу, действующую на рабочее колесо 3 и, следовательно, на вал-шестерню 2, и обеспечивается пуск мультипликаторного центробежного компрессора при малых осевых нагрузках на упорный подшипник 5.The supply of oil under pressure to the discharge chamber, the value of which is determined from the ratio P _m = (0.4 ... 1.0) ⋅ P _g ⋅ (d _{y n} ² / d _{c d} ² ), will partially or completely compensate for the unbalanced axial force, acting on the impeller 3 and, consequently, on the pinion shaft 2, and ensures the start of the multiplier centrifugal compressor with low axial loads on the thrust bearing 5.

При работе мультипликаторного центробежного компрессора, как на оптимальном, так и на других режимах, давление масла в разгрузочной камере 9 будет постоянным, что позволит уменьшить осевую силу, действующую на упорный подшипник 5.When the multiplier centrifugal compressor is operating, both in optimal and in other modes, the oil pressure in the unloading chamber 9 will be constant, which will reduce the axial force acting on the thrust bearing 5.

Введение в конструкцию мультипликаторного центробежного компрессора разгрузочного устройства, представляющего собой камеру, образованную крышкой мультипликатора и цилиндрическим диском, который установлен на противоположной, относительно рабочего колеса, консоли вал-шестерни, причем на наружной поверхности цилиндрического диска установлено плавающее уплотнение, а в разгрузочную камеру подается масло под давлением, достигается разгрузка упорного подшипника от действия осевых сил при различных режимах работы компрессора, в том числе при пуске, чем значительно расширяется область применения, в частности, одноколесных мультипликаторных цетробежных компрессоров по давлению всасывания.Introduction to the design of a multiplier centrifugal compressor unloading device, which is a chamber formed by a multiplier cover and a cylindrical disk, which is mounted on the opposite console shaft gear relative to the impeller, with a floating seal installed on the outer surface of the cylindrical disk, and oil is supplied to the unloading chamber under pressure, unloading of the thrust bearing from the action of axial forces is achieved under various operating conditions of the compressor, including at start-up, which significantly expands the field of application, in particular, unicycle multiplier centrifugal compressors for suction pressure.

Данное техническое решение может быть использовано и в других турбокомпрессорах.This technical solution can be used in other turbochargers.

Claims

A multiplier centrifugal compressor containing a multiplier with a gear wheel and a pinion shaft, on the console of which an impeller is installed, and a compressor running part is attached to the end wall of the multiplier, the tightness of which relative to the multiplier internal cavity is ensured by mechanical seal, and the axial fixing of the pinion shaft is provided by a thrust bearing characterized in that the multiplier centrifugal compressor is equipped with a discharge chamber formed by the cover of the multiplier and a cylindrical disk, which is located on the opposite, relative to the impeller, console gear shaft, and on the outer surface of the cylindrical disk a floating seal is installed, and oil under pressure is supplied to the discharge chamber, the value of which is determined from the ratio:

P _m = (0.4 ... 1.0) ⋅ P _g ⋅ (d _{y n} ² / d _{c d} ² ),

where R _m is the pressure of the oil supplied to the discharge chamber;

R _g - gas pressure in front of the impeller of the compressor;

d _{y n} - unloading diameter of the mechanical seal;

d _{c d} - the outer diameter of the cylindrical disk.