RU2149287C1

RU2149287C1 - Wave pressure exchanger

Info

Publication number: RU2149287C1
Application number: RU97103898A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Лаухин; Н.А. Стрельцов; Д.М. Бобров; А.М. Сиротин; Вячеслав Шихаметович Эрсмамбетов
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2000-05-20

Abstract

FIELD: power engineering; petrochemical and gas industries. SUBSTANCE: wave pressure exchanger includes housing with gas distributors secured on it, bearing seats fitted in gas distributors and rotor mounted at axial clearances relative to gas distributors. Shafts of rotor is mounted in bearings. Bearings are located on one side of rotor; they are fitted in bush mounted on shaft by means of threaded joint; bush has bead on side of rotor and pressure nut on opposite side. Bush, hold-down and pressure nuts are made for fixing axial positions relative to shaft, bush and gas distributors. EFFECT: enhanced operational reliability due to ease of control and adjustment of end clearances between rotor and gas distributors. 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к устройству волновых обменников давления, используемых в нефтехимической и газовой промышленности в качестве расширительных холодильных машин установок низкотемпературной обработки газов. The invention relates to power engineering, and in particular to a device for wave pressure exchangers used in the petrochemical and gas industry as expansion refrigeration machines for low-temperature gas treatment plants.

Известен волновой обменник давления, включающий корпус, ротор, газораспределители активного и пассивного газов и внешний привод. При этом ротор и корпус выполнены из материалов с эффектом памяти форм (а.с. СССР N 1592596, кл. F 04 F 11/02, 1988). Known wave pressure exchanger, comprising a housing, a rotor, gas distributors of active and passive gases and an external drive. In this case, the rotor and the housing are made of materials with a shape memory effect (AS USSR N 1592596, class F 04 F 11/02, 1988).

Недостатками известного устройства являются трудоемкость обеспечения требуемых начальных торцовых зазоров между ротором и газораспределителями, а также высокая стоимость изготовления. The disadvantages of the known device are the complexity of providing the required initial end gaps between the rotor and the gas distributors, as well as the high cost of manufacture.

Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является волновой обменник давления, содержащий корпус с закрепленными на нем газораспределителями, подшипниковые гнезда, выполненные в газораспределителях, ротор, размещенный с осевыми зазорами относительно газораспределителей, вал которого по обеим сторонам установлен в подшипниках (патент США N 3078034, кл. 417-64, 19.02.63 г.). The closest device of the same purpose to the proposed invention in terms of features is a wave pressure exchanger containing a housing with gas distributors mounted on it, bearing housings made in gas distributors, a rotor placed with axial clearances relative to the gas distributors, the shaft of which is installed on both sides of the bearings ( U.S. Patent No. 3078034, CL 417-64, 02.19.63).

В известном волновом обменнике давления торцовые зазоры между ротором и газораспределителями достигаются выполнением корпуса большей длины, чем ротор, и дискретно изменяются установкой сменных прокладок между корпусом и газораспределителями. Воздействие осевой нагрузки при эксплуатации волнового обменника давления приводит к выработке подшипников, появлению осевого люфта и смещению ротора к одному из газораспределителей вплоть до их контакта. Это приводит к повреждению указанных элементов и к аварийной остановке волнового обменника давления. При этом контроль за величиной торцовых зазоров в известном устройстве весьма трудоемок, сопряжен с неоправдано большими затратами времени, т. к. требует практически полной разборки аппарата. Это приводит к снижению эксплуатационной надежности волнового обменника давления и в целом технологической установки, в составе которой он эксплуатируется. In the known wave pressure exchanger, end clearances between the rotor and the gas distributors are achieved by making the body longer than the rotor, and are discretely changed by installing interchangeable gaskets between the body and the gas distributors. The impact of axial load during operation of the wave pressure exchanger leads to the development of bearings, the appearance of axial play and the displacement of the rotor to one of the gas distributors until their contact. This leads to damage to these elements and to an emergency stop of the wave pressure exchanger. At the same time, monitoring the size of the end gaps in the known device is very laborious, involves unjustifiably time consuming, because it requires almost complete disassembly of the apparatus. This leads to a decrease in the operational reliability of the wave pressure exchanger and, in general, of the technological installation in which it is operated.

Изобретение направлено на повышение эксплуатационной надежности волнового обменника давления путем упрощения контроля и регулирования торцовых зазоров между ротором и газораспределителями. The invention is aimed at improving the operational reliability of a wave pressure exchanger by simplifying the control and regulation of end clearances between the rotor and gas distributors.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном волновом обменнике давления, содержащем корпус с закрепленными на нем газораспределителями, подшипниковые гнезда, выполненные в газораспределителях, ротор, размещенный с осевыми зазорами относительно газораспределителей, вал которого по обеим сторонам установлен в подшипниках, подшипники, расположенные по одну из сторон ротора, посажены на втулку, установленную на валу посредством резьбового соединения и посадки и имеющую бурт со стороны ротора, а с противоположной стороны - нажимную гайку, причем в гнезде этих подшипников установлена прижимная гайка, при этом втулка, нажимная и прижимная гайки выполнены с возможностью фиксации осевых положений соответственно относительно вала, втулки и газораспределителя. The specified technical result is achieved by the fact that in the known wave pressure exchanger comprising a housing with gas distributors mounted on it, bearing housings made in gas distributors, a rotor placed with axial clearances relative to the gas distributors, the shaft of which is mounted on both sides of the bearings, bearings located along one of the sides of the rotor, mounted on a sleeve mounted on the shaft by means of a threaded connection and landing and having a shoulder on the side of the rotor, and on the opposite side ones - the gland nut, and in the nest of these bearings mounted the clamping nut, the sleeve, the push nut and the pressure are adapted to fix axial positions, respectively, relative to the shaft, the sleeve and the gas distributor.

На чертеже схематично изображен волновой обменник давления. The drawing schematically shows a wave pressure exchanger.

Волновой обменник давления содержит корпус (1), в котором расположен ротор (2). С корпусом (1) соединены газораспределители активного (3) и пассивного (4) газов, оборудованные патрубками (5, 6, 7, 8,) для подвода и отвода газов. Ротор (2) расположен относительно газораспределителей (3) и (4) с зазорами A и B. Вал (9) ротора установлен в подшипниках (10, 11, 12). При этом подшипники (11, 12) размещены на коаксиально расположенной относительно вала втулке (13), имеющей упорный бурт (14) со стороны, обращенной к ротору (2), а подшипник (10) установлен в подшипниковом гнезде (15) газораспределителя (3) с возможностью осевого перемещения. Между подшипниками (11) и (12) размещено дистанционное кольцо (16), передающее осевое усилие. Втулка (13) установлена на валу (9) посредством резьбового соединения и может фиксироваться на валу любым известным способом. При этом со стороны ротора (2) на втулке (13) предусмотрена посадка, обеспечивающая соосность ротора и газораспределителей. На наружной поверхности втулки (13), со стороны, противоположной ротору (2), коаксиально установлена нажимная гайка (17) с возможностью фиксации ее положения на втулке (13) любым известным способом. В подшипниковом гнезде (18) газораспределителя (4) коаксиально валу (9) ротора (2) установлена прижимная гайка (19) с резьбой на внешней поверхности. По периметру ротора (2) расположены энергообменные каналы (20). Для вращения ротора предусмотрен внешний привод (на фиг. не показан). The wave pressure exchanger comprises a housing (1) in which a rotor (2) is located. Gas distributors of active (3) and passive (4) gases are connected to the body (1), equipped with nozzles (5, 6, 7, 8,) for supplying and discharging gases. The rotor (2) is located relative to the gas distributors (3) and (4) with gaps A and B. The rotor shaft (9) is installed in the bearings (10, 11, 12). In this case, the bearings (11, 12) are placed on a sleeve (13) coaxially located relative to the shaft, having a thrust shoulder (14) on the side facing the rotor (2), and the bearing (10) is installed in the bearing housing (15) of the gas distributor (3) ) with the possibility of axial movement. Between the bearings (11) and (12) there is a spacer ring (16) transmitting axial force. The sleeve (13) is mounted on the shaft (9) by means of a threaded connection and can be fixed on the shaft by any known method. Moreover, from the side of the rotor (2) on the sleeve (13) a landing is provided that ensures the alignment of the rotor and the gas distributors. On the outer surface of the sleeve (13), from the side opposite to the rotor (2), a push nut (17) is coaxially mounted with the possibility of fixing its position on the sleeve (13) by any known method. In the bearing seat (18) of the gas distributor (4) coaxially to the shaft (9) of the rotor (2), a clamping nut (19) is installed with a thread on the outer surface. Along the perimeter of the rotor (2) are energy-exchange channels (20). An external drive is provided for rotating the rotor (not shown in FIG.).

Работа волнового обменника давления осуществляется следующим образом. The operation of the wave pressure exchanger is as follows.

По патрубкам (5) и (6) в газораспределители (3) и (4) волнового обменника давления подают активный и пассивный газы. При вращении ротора (2) указанные газы в определенной последовательности, порционно, поступают и удаляются из каждого энергообменного канала (20). Взаимодействие газов, происходящее в энергообменных каналах, приводит к снижению давления и температуры активной среды, т.к. от нее отводится энергия, и повышению давления и температуры пассивной среды. Активный газ отводится из волнового обменника давления по патрубку (8), а пассивный - по патрубку (7). Active and passive gases are supplied through the nozzles (5) and (6) to the gas distributors (3) and (4) of the pressure wave exchanger. When the rotor (2) rotates, these gases in a certain sequence, in portions, enter and are removed from each energy exchange channel (20). The interaction of gases in the energy exchange channels leads to a decrease in pressure and temperature of the active medium, because energy is diverted from it, and increasing the pressure and temperature of the passive medium. Active gas is discharged from the wave pressure exchanger through the nozzle (8), and passive - through the nozzle (7).

Разность давлений газов на торцовых поверхностях ротора приводит к возникновению осевой нагрузки, выработке подшипников, появлению осевого люфта и смещению ротора к одному из газораспределителей вплоть до их контакта. Это вызывает повреждение элементов аппарата и влечет за собой аварийную остановку волнового обменника давления. The difference in gas pressures on the end surfaces of the rotor leads to the occurrence of axial load, the development of bearings, the appearance of axial play and the displacement of the rotor to one of the gas distributors until they contact. This causes damage to the elements of the apparatus and entails an emergency stop of the wave pressure exchanger.

В связи с этим необходимы периодический контроль и регулирование торцовых зазоров между ротором и газораспределителями, осуществляемые следующим образом. In this regard, periodic monitoring and regulation of end gaps between the rotor and gas distributors are necessary, as follows.

В исходном состоянии положение втулки (13) с установленными на ней подшипниками (11), (12) и дистанционным кольцом (16) посредством прижимной гайки (19) зафиксировано относительно газораспределителя (4). Внутреннее кольцо подшипника (11) находится в контакте с упорным буртом (14) втулки (13). Нажимной гайкой (17) выбирают осевой люфт подшипников (11) и (12) и фиксируют ее положение на втулке (13). Проворачивая втулку (13) и одновременно удерживая от проворачивания вал (9), осуществляют (благодаря резьбовому соединению вала со втулкой) осевое перемещение вала (9) относительно втулки (13), а следовательно, и ротора (2) относительно газораспределителей (3) и (4). При перемещении ротора осуществляют периодическое вращение вала с целью определения момента контакта ротора с одним из газораспределителей, что свидетельствует о полной выборке одного из торцовых зазоров, например зазора A. Далее, контролируя линейное перемещение вала (любым известным способом, например, с помощью индикатора линейных перемещений, установленного с торца вала на стороне привода), вращают втулку (13) в противоположном направлении и выставляют ротор в другое крайнее положение, полностью выбирая зазор B. Таким образом, получают величину, равную сумме зазоров A и B, исходя из чего, повторяя описанную выше операцию, устанавливают ротор в требуемое положение. In the initial state, the position of the sleeve (13) with the bearings (11), (12) mounted on it and the spacer ring (16) by means of the clamping nut (19) is fixed relative to the gas distributor (4). The inner ring of the bearing (11) is in contact with the thrust collar (14) of the sleeve (13). By pressing the nut (17), the axial play of the bearings (11) and (12) is selected and its position is fixed on the sleeve (13). By turning the sleeve (13) and simultaneously holding the shaft (9) from turning, the axial movement of the shaft (9) relative to the sleeve (13) and, consequently, of the rotor (2) relative to the gas distributors (3) is carried out (due to the threaded connection of the shaft with the sleeve) (4). When the rotor moves, the shaft rotates periodically in order to determine the moment of contact of the rotor with one of the gas distributors, which indicates a complete selection of one of the end clearances, for example, gap A. Further, controlling the linear movement of the shaft (by any known method, for example, using the linear displacement indicator installed from the shaft end on the drive side), rotate the sleeve (13) in the opposite direction and set the rotor to the other extreme position, completely choosing the clearance B. Thus, I get t value equal to the sum of the gaps A and B, on the basis of which, repeating the above operation, set the rotor in the desired position.

Таким образом, в отличие от прототипа, использование предлагаемого изобретения позволяет упростить контроль и регулирование торцовых зазоров, так как при этом исключается практически полная разборка волнового обменника давления. Благодаря этому достигается повышение эксплуатационной надежности волнового обменника давления и технологической установки в целом, в составе которой он эксплуатируется. Кроме того, за счет сокращения времени простоя оборудования сокращается недоподача потребителю товарной продукции. Thus, in contrast to the prototype, the use of the invention allows to simplify the control and regulation of end clearances, since this eliminates the almost complete disassembly of the wave pressure exchanger. Due to this, an increase in the operational reliability of the wave pressure exchanger and the technological installation as a whole, in which it is operated, is achieved. In addition, by reducing equipment downtime, undersupply of consumer products is reduced.

Claims

A pressure wave exchanger comprising a housing with gas distributors mounted on it, bearing housings made in gas distributors, a rotor placed with axial clearances relative to the gas distributors, the shaft of which is installed on both sides of the bearings, characterized in that the bearings are located on one side of the rotor, mounted on a sleeve mounted on the shaft by means of a threaded connection and a seat and having a collar on the rotor side, and on the opposite side, a compression nut, and in the socket of these the bearings are installed with a clamping nut, while the sleeve, the push and the clamping nuts are made with the possibility of fixing the axial positions, respectively, relative to the shaft, the sleeve and the gas distributor.