RU2776605C1

RU2776605C1 - Steam screw-type machine

Info

Publication number: RU2776605C1
Application number: RU2021129395A
Authority: RU
Inventors: Равиль Миргасимович Ахметшин; Сергей Сергеевич Прокшин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Винтовые машины - энергия"
Filing date: 2021-10-08
Publication date: 2022-07-22

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of power engineering, namely to steam screw-type machines (SSTM). The machine contains screw rotors mounted on bearings in a housing 1 having inlet and outlet pipes 2 and 3 connected to the steam supply and discharge system, matching gears mounted at the ends of the screw rotors on the side of the nozzle 3. The machine additionally contains a driven gear 8 engaged with one of the matching gears and connected to the working shaft 9 for the transmission of torque. The rotors are hollow with fixed axes. The bearings are installed between the internal cavities of the rotors and their fixed axes, on which end seals are installed on each side to separate the oil and steam cavities. Radial holes are made in the axes for feeding oil into bearings and end seals.

EFFECT: invention makes it possible to simplify the design of the SSTM, improve operational characteristics, and also increase the reliability of its operation.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а именно к устройствам паровых винтовых машин (ПВМ), работающих на водяном паре, а также к винтовым газовым компрессорам.The invention relates to the field of power engineering, and in particular to the devices of steam screw machines (SSM) operating on water vapor, as well as to screw gas compressors.

Из уровня техники известна ПВМ (патент РФ №2319840, F01C 1/16, опубликовано 20.03.2008 г.), содержащая корпус высокого давления (КВД) с впускным патрубком для подачи пара высокого давления, корпус низкого давления (КНД) с выпускным патрубком для отвода пара низкого давления, ведущий и ведомый винтовые роторы, параллельно установленные на попарно размещенных в КВД и КНД опорных подшипниках, имеющие в средней части винтовые зубья, связанные между собой при помощи синхронизирующих шестерен и снабженные разгрузочными дисками, размещенными в расточках КВД с образованием разгрузочных полостей, сообщенных с выпускным патрубком, причем КВД и КНД соединены между собой при помощи центрирующего днища, расположенного по торцу высокого давления роторов.A PVM is known from the prior art (RF patent No. 2319840, F01C 1/16, published on March 20, 2008), containing a high-pressure housing (HPC) with an inlet pipe for supplying high-pressure steam, a low-pressure housing (LPC) with an outlet pipe for low-pressure steam outlet, driving and driven helical rotors mounted in parallel on support bearings placed in pairs in HPC and HPC, having helical teeth in the middle part, connected to each other by means of synchronizing gears and equipped with unloading disks placed in HPC bores with the formation of unloading cavities , communicated with the outlet pipe, and HPC and LPC are interconnected by means of a centering bottom located at the high pressure end of the rotors.

Недостатком известной ПВМ является возможность попадания масла из полости опорных подшипников в паровые полости и смешения воды со смазочным маслом, ухудшая тем самым свойства масла.A disadvantage of the well-known PVM is the possibility of oil from the support bearing cavity entering the steam cavity and mixing water with lubricating oil, thereby degrading the properties of the oil.

Наиболее близким техническим решением является ПВМ (патент РФ №2464427, МПК F01C 1/16, опубликовано 20.10.2012 г.), содержащая КВД с впускным патрубком для подачи пара высокого давления, КНД с выпускным патрубком для отвода отработавшего пара низкого давления, ведущий и ведомый роторы, параллельно установленные на попарно размещенных в КВД и КНД опорных подшипниках, связанные между собой при помощи синхронизирующих шестерен, имеющие в своей средней части винтовые зубья, находящиеся в зацеплении и снабженные двойными торцовыми уплотнениями, а также размещенными в КВД разгрузочными дисками, причем торцы дисков, обращенные к винтовым зубьям, сообщены с впускным патрубком, а противоположные торцы - с выпускным патрубком, между опорными подшипниками и торцовыми уплотнениями установлены разделительные диафрагмы с образованием с роторами зазоров и с торцовыми уплотнениями полостей, сообщенных с атмосферой при помощи сливных патрубков. Разделительные диафрагмы имеют противоположно направленные маслосгонную и водосгонную резьбы. Валы на участках, на которых диафрагмы образуют с роторами зазоры, имеют гладкую поверхность.The closest technical solution is the PVM (RF patent No. 2464427, IPC F01C 1/16, published on October 20, 2012), containing HPC with an inlet pipe for supplying high-pressure steam, LPC with an outlet pipe for removing low-pressure exhaust steam, leading and driven rotors mounted in parallel on supporting bearings placed in pairs in the HPC and HPC, connected to each other by means of synchronizing gears, having in their middle part helical teeth in engagement and equipped with double mechanical seals, as well as unloading discs placed in the HPC, and the ends The discs facing the helical teeth are in communication with the inlet pipe, and the opposite ends - with the outlet pipe, separating diaphragms are installed between the support bearings and the mechanical seals to form gaps with the rotors and with the mechanical seals of cavities communicated with the atmosphere by means of drain pipes. Dividing diaphragms have oppositely directed oil-draining and water-drying threads. The shafts in the areas where the diaphragms form gaps with the rotors have a smooth surface.

Особенностью известной ПВМ является значительная продолжительность периодов пуска и останова из-за необходимости ее (ПВМ) предпускового прогрева и охлаждения после останова. В указанные периоды не допускается прекращение подачи смазочного масла, выполняющего также функции охлаждающей жидкости, и затворной воды в торцовых уплотнениях. Неудовлетворительная работа разделительных диафрагм может послужить причиной загрязнения смазочного масла водой и (или) дренируемой затворной воды смазочным маслом.A feature of the well-known FDA is a significant duration of the start and stop periods due to the need for its (FDA) preheating and cooling after shutdown. During these periods, it is not allowed to stop the supply of lubricating oil, which also acts as a coolant, and sealing water in mechanical seals. Insufficient diaphragm seal performance can cause contamination of the lubricating oil with water and/or lubricating oil in the drained barrier water.

Недостатком известной ПВМ является низкая эффективность разделительных диафрагм в периоды пуска и останова ПВМ вследствие исчезновения насосного эффекта, обусловленного вращением валов, что приводит к снижению надежности машины.A disadvantage of the known FDA is the low efficiency of the separating diaphragms during the start and stop of the FDA due to the disappearance of the pumping effect due to the rotation of the shafts, which leads to a decrease in the reliability of the machine.

Задачей изобретения является повышение надежности ПВМ.The objective of the invention is to improve the reliability of PVM.

Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных характеристик ПВМ за счет исключения обводнения смазочного масла и замасливания утечек воды из торцовых уплотнений.The technical result of the invention is to improve the performance of the FDA by eliminating the flooding of the lubricating oil and lubrication of water leaks from the mechanical seals.

Задача изобретения решается и технический результат достигается паровой винтовой машиной, содержащей винтовые роторы, установленные на подшипниках в корпусе, имеющем впускной и выпускной патрубки, связанные с системой подачи и отвода пара, согласующие шестерни, установленные на концах винтовых роторов со стороны выпускного патрубка, торцевые уплотнители, в которой в отличие от прототипа дополнительно содержится ведомая шестерня, находящаяся в зацеплении с одной из согласующих шестерен и связанная с рабочим валом паровой машины для передачи крутящего момента, причем винтовые роторы выполнены полыми, с неподвижными осями, подшипники установлены между внутренними полостями винтовых роторов и их неподвижными осями, на которых установлены с каждой стороны торцевые уплотнители для разделения масляной и паровой полостей, а в осях выполнены радиальные отверстия для подачи в подшипники и торцевые уплотнители масла.The objective of the invention is solved and the technical result is achieved by a steam screw machine containing screw rotors mounted on bearings in a housing having inlet and outlet pipes connected to the steam supply and removal system, matching gears mounted on the ends of the screw rotors from the side of the outlet pipe, end seals , which, unlike the prototype, additionally contains a driven gear engaged with one of the matching gears and connected to the working shaft of the steam engine for transmitting torque, and the helical rotors are hollow, with fixed axes, the bearings are installed between the internal cavities of the helical rotors and their fixed axes, on which end seals are installed on each side to separate the oil and steam cavities, and radial holes are made in the axes for supplying oil to bearings and end seals.

Технический результат достигается благодаря конструктивному выполнению винтовых роторов полыми, что позволяет установить дополнительные торцевые уплотнения на каждом конце их неподвижных осей и таким образом разделить масляную и паровую полости. Наличие дополнительной ведомой шестерни позволяет предотвратить выход пара из полости между винтовыми роторами в атмосферу в аварийных ситуациях или в случае износа уплотнителей.The technical result is achieved due to the design of the helical rotors as hollow, which makes it possible to install additional mechanical seals at each end of their fixed axes and thus separate the oil and steam cavities. The presence of an additional driven gear makes it possible to prevent steam from escaping from the cavity between the helical rotors into the atmosphere in emergency situations or in case of wear of the seals.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид паровой винтовой машины с частичным разрезом, на фиг. 2 поперечный разрез с видом по стрелке Б, на фиг. 3 - вид по стрелке А.The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a general view of a steam screw engine with a partial section, in Fig. 2 is a cross-sectional view along arrow B, in FIG. 3 - view along arrow A.

ПВМ содержит корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 патрубками, в котором расположены полые винтовые роторы 4 и 5, на концах которых со стороны выпускного патрубка закреплены согласующие шестерни соответственно 6 и 7, причем последняя находится в зацеплении с ведомой шестерней 8, связанной с рабочим валом 9 для передачи крутящего момента.FDA contains housing 1 with inlet 2 and outlet 3 pipes, in which hollow helical rotors 4 and 5 are located, at the ends of which matching gears 6 and 7, respectively, are fixed from the side of the outlet pipe, the latter being engaged with the driven gear 8 associated with the working shaft 9 to transmit torque.

Между внутренними поверхностями полых роторов и их неподвижными осями 10 установлены подшипники 11 и 12, также на осях 10 установлены с каждой стороны торцевые уплотнители 13, 14 для разделения масляной и паровой полостей. Кроме того, в паровой полости установлены уплотнители 15. В осях 10 выполнены радиальные отверстия 16 для подачи в подшипники 11 и 12 масла через штуцеры 17 и 18, а также радиальные отверстия 19, 20 для подачи масла к торцевым уплотнителям 13, 14.Bearings 11 and 12 are installed between the inner surfaces of the hollow rotors and their fixed axes 10, and end seals 13, 14 are also installed on the axes 10 on each side to separate the oil and steam cavities. In addition, seals 15 are installed in the steam cavity. In the axes 10, radial holes 16 are made for supplying oil to bearings 11 and 12 through fittings 17 and 18, as well as radial holes 19, 20 for supplying oil to end seals 13, 14.

ПВМ работает следующим образом.PVM works as follows.

Пар высокого давления через впускной патрубок2 поступает в полость, образуемую роторами4 и 5, распределяется по мере продвижения, вращая роторы и обеспечивая возникновение механической мощности, передаваемой через ведомую шестерню 8 исполнительному механизму через рабочий вал 9. Во время работы, а также в периоды прогрева и остывания до пуска и остановки ПВМ осуществляется ее снабжение смазочным и затворным маслом. Смазочное масло на подшипники 11 и 12 подается через отверстия 16 в неподвижных осях 10, соединенные через штуцера 17 и 18 с линией подачи и слива масляной системы ПВМ. Затворное масло подается также к торцевым уплотнителям 13, 14 через отверстия 19, 20 в осях 10.High-pressure steam through the inlet pipe2 enters the cavity formed by the rotors 4 and 5, is distributed as it moves, rotating the rotors and providing the occurrence of mechanical power transmitted through the driven gear 8 to the actuator through the working shaft 9. During operation, as well as during periods of warm-up and cool down before starting and stopping the FDA, it is supplied with lubricating and sealing oil. Lubricating oil is supplied to bearings 11 and 12 through holes 16 in fixed axles 10, connected through fittings 17 and 18 to the supply and drain line of the FDA oil system. The barrier oil is also supplied to the end seals 13, 14 through the holes 19, 20 in the axes 10.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет упростить конструкцию ПВМ, улучшить эксплуатационные характеристики, а также повысить надежность ее работы.Thus, the proposed invention makes it possible to simplify the design of the FDA, improve performance, and increase the reliability of its operation.

Claims

A steam screw machine containing screw rotors mounted on bearings in a housing having inlet and outlet pipes connected to the steam supply and removal system, matching gears mounted on the ends of the screw rotors from the side of the outlet pipe, characterized in that it additionally contains a driven gear, meshed with one of the matching gears and connected to the working shaft of the steam engine for transmitting torque, and the helical rotors are made hollow with fixed axes, the bearings are installed between the internal cavities of the helical rotors and their fixed axes, on which end seals are installed on each side for separation of the oil and steam cavities, and in the axes there are radial holes for supplying oil to the bearings and end seals.