RU37777U1

RU37777U1 - CENTRIFUGAL SUPPRESSOR WITH INTEGRATED ELECTRIC MOTOR

Info

Publication number: RU37777U1
Application number: RU2003132908/20U
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Равикович; Ю.И. Ермилов; Д.П. Холобцев
Original assignee: Московский авиационный институт (государственный технический университет); Равикович Юрий Александрович; Ермилов Юрий Иванович; Холобцев Дмитрий Петрович
Priority date: 2003-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2004-05-10

Abstract

1. Центробежный нагнетатель со встроенным электродвигателем, содержащий корпус, закрытый с одной стороны улиткой ступени сжатия, а с другой стороны - корпусной крышкой, и расположенные в корпусе статор электродвигателя, подшипники, поддерживающие ротор с рабочим колесом ступени сжатия, отличающийся тем, что подшипники выполнены в виде лепестковых газодинамических подшипников, а выходная часть улитки ступени сжатия связана через трубки и пылевой фильтр с полостью нагнетателя.2. Центробежный нагнетатель по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен фильтром-поглотителем влаги, установленным между выходной частью улитки ступени сжатия и пылевым фильтром.1. A centrifugal blower with a built-in electric motor, containing a housing, closed on one side by a volute of the compression stage, and on the other hand by a housing cover, and located in the housing of the stator of the electric motor, bearings supporting the rotor with an impeller of the compression stage, characterized in that the bearings are made in the form of petal gas-dynamic bearings, and the outlet part of the volute of the compression stage is connected through tubes and a dust filter with the blower cavity. 2. The centrifugal blower according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a moisture absorber filter installed between the outlet part of the compression stage volute and the dust filter.

Description

Центробежный нагнетатель со встроенным электродвигателемCentrifugal Blower with integrated motor

Устройство может использоваться в различных областях техники, в частности, машиностроения, для сжатия и перекачки воздуха и других газов.The device can be used in various fields of technology, in particular engineering, for compressing and pumping air and other gases.

Наиболее близким к предлагаемом изобретении является центробежный нагнетатель со встроенным электродвигателем и газостатическими подшипниками с наддувом газа в рабочий зазор, предназначенный для сжатия и перекачки воздуха и других газов (В. А. Максимов. Газовая смазка: перспективы применения в турбомашиностроении. Казань: ЗАО НИИтурбокомпрессор им. В.Б. Шнеппа, 2002, 154 с. - прототип). Центробежный нагнетатель со встроенным электродвигателем содержит корпус, закрытый с одной стороны улиткой ступени сжатия, а с другой стороны корпусной крышкой, и расположенные в корпусе статор электродвигателя, подшипники, поддерживающие ротор с рабочим колесом ступени сжатия.Closest to the proposed invention is a centrifugal supercharger with a built-in electric motor and gas-static bearings with gas pressurization in the working gap, intended for compression and pumping of air and other gases (V. A. Maksimov. Gas lubrication: prospects of application in turbomachinery. Kazan: CJSC NIIturbokompressor im VB Shneppa, 2002, 154 pp. - prototype). A centrifugal supercharger with a built-in electric motor contains a housing closed on one side by a cochlea of the compression stage, and on the other hand by a housing cover, and stator of an electric motor located in the housing, bearings supporting the rotor with the impeller of the compression stage.

Обычно давление воздуха (газа) на выходе из нагнетателя недостаточно для снабжения сжатым воздухом (газом) газостатических опор. Дополнительные сложности возникают при вращении ротора нагнетателя с большой частотой вращения, поскольку газостатические подшипники могут порождать вихревую неустойчивость движения ротора при большой частоте вращения. Поэтому недостатком такого нагнетателя является необходимость спещ1ального источника для снабжения чистым сжатым воздухом (газом) газостатических опор и возникновение проблем при вращении ротора нагнетателя с большой частотой вращения.Typically, the pressure of the air (gas) at the outlet of the supercharger is not enough to supply compressed-air (gas) gas-static supports. Additional difficulties arise when the rotor of the supercharger rotates at a high rotational speed, since gas-static bearings can give rise to vortex instability of the rotor motion at a high rotational speed. Therefore, the disadvantage of such a supercharger is the need for a special source for supplying gas-static supports with clean compressed air (gas) and the occurrence of problems during rotation of the supercharger rotor with a high rotational speed.

Целью предлагаемого технического решения является повышение надежности опор ротора нагнетателя и упрощение устройства подачи очищенного вентилирующего воздуха (газа) в подшипники ротора.The aim of the proposed technical solution is to increase the reliability of the supports of the supercharger rotor and to simplify the supply of purified ventilating air (gas) to the rotor bearings.

Указанная цель достигается тем, что центробежный нагнетатель со встроенным электродвигателем, содержащий корпус, закрытый с одной стороны улиткой ступени сжатия, а с другой стороны корпусной крышкой, и расположенные в корпусе статор электродвигателя, подшипники, поддерживаюшие ротор с рабочим колесом ступени сжатия имеет лепестковые газодинамические подшипники, а выходная часть улитки ступени сжатия связана через трубки и пылевой фильтр с полостью нагнетателя.This goal is achieved by the fact that a centrifugal supercharger with a built-in electric motor, comprising a housing closed on one side by a cochlear compression stage, and on the other hand by a housing cover, and a motor stator located in the housing, bearings supporting the rotor with the impeller of the compression stage has lobe gas-dynamic bearings and the outlet part of the cochlea of the compression stage is connected through tubes and a dust filter to the cavity of the supercharger.

Кроме того, центробежный нагнетатель дополнительно снабжен фильтром-поглотителем влаги, установленным между выходной частью улитки ступени сжатия и пылевым фильтром.In addition, the centrifugal supercharger is additionally equipped with a moisture absorber filter installed between the outlet part of the cochlea of the compression stage and the dust filter.

На фиг. 1 представлен центробежный нагнетатель со встроенным электродвигателем.In FIG. 1 shows a centrifugal supercharger with a built-in electric motor.

Нагнетатель содержит корпус 1, статор 2, лепестковые газодинамические подшипники 3 и 4, ротор 5, рабочее колесо ступени сжатия 6, входной патрубок ступени сжатия 7, улиткуThe supercharger comprises a housing 1, a stator 2, lobe gas-dynamic bearings 3 and 4, a rotor 5, an impeller of a compression stage 6, an inlet pipe of a compression stage 7, a cochlea

lHl-;«llHI.,«B1V -MIBIinV|B 4|I«VjnB |«-.(i; |-1BIlHl -; "llHI.," B1V -MIBIinV | B 4 | I "VjnB |" -. (i; | -1BI

ЬЪ:я v.:::. 4i;ir:5 ;гА::Я 5лB: i v. :::. 4i; ir: 5; ha :: I 5l

ступени сжатия 8, 1фьш1ку 9, соединительные трубки 10, 11, фильтр- погжхгатель влаги 12, пылевой фильтр 13, полость корпуса 14 с охлаждающей жидкостью, крышку 15.compression stages 8, 1fsh1ku 9, connecting tubes 10, 11, moisture filter 12, dust filter 13, housing cavity 14 with coolant, cover 15.

В центральной части корпуса 1 установлен статор 2. Статор 2 базируется своей наружной цилиндрической поверхностью по внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1. Радиально-осевой подшипник 3 и радиальный подшипник 4 расположены в корпусе 1 по обе стороны статора 2. Подшипники 3 и 4 базируется в корпусе по наружной и торцевой поверхностям и поддерживают ротор 5. На одном конце ротора 5 со стороны радиального подшипника 4 расположено рабочее колесо ступени сжатия 6. На другом конце ротора 5 расположена пята 16, передающая осевое усилие со стороны ротора 5 на радиально-осевой подшипник 3. На торцевых частях корпуса 1 по цилиндрической и торцевой поверхностям установлены крышки 9 и 15. На крышке 15 по цилиндрической и торцевой поверхностям установлена улитка ступени сжатия 8. Выходная часть улитки ступени сжатия 8 соединена через трубки 10, 11, фильтр- поглотитель влаги 12, пылевой фильтр 13 с крышкой 9. На наружной цилиндрической части корпуса 1 выполнены ребра, образующие с установленной на них крышкой 17 рубашку охлаждения электродвигателя с полостью 14.A stator 2 is installed in the central part of the housing 1. The stator 2 is based on its outer cylindrical surface along the inner cylindrical surface of the housing 1. The radial-axial bearing 3 and the radial bearing 4 are located in the housing 1 on both sides of the stator 2. Bearings 3 and 4 are based in the housing according to external and end surfaces and support the rotor 5. At one end of the rotor 5 from the side of the radial bearing 4 is located the impeller of the compression stage 6. At the other end of the rotor 5 is a heel 16, transmitting axial force from rotor 5 s on a radial-axial bearing 3. On the end parts of the housing 1, covers 9 and 15 are installed on the cylindrical and end surfaces. On the cover 15, on a cylindrical and end surfaces, there is a cochlea of compression stage 8. The output of the cochlea of the compression stage 8 is connected through tubes 10 , 11, a moisture absorber filter 12, a dust filter 13 with a cover 9. On the outer cylindrical part of the housing 1 there are ribs forming a cooling jacket with a cavity 14 with a cover 17 mounted on them.

Центробежный нагнетатель работает следующим образом.Centrifugal blower operates as follows.

Ротор приводится во вращение электродвигателем, расположенным в корпусе 1. Статор электродвигателя 2 охлаждается водой или другой жидкостью, поступающей в полость 14 корпуса нагнетателя 2, а затем отводящейся из нее.The rotor is driven by an electric motor located in the housing 1. The stator of the electric motor 2 is cooled by water or other liquid entering the cavity 14 of the housing of the supercharger 2, and then diverted from it.

Воздух (газ) всасывается через входной патрубок ступени сжатия 7, сжимаетгся рабочим колесом 6 и поступает к потребителю через выходную часть улитки ступени сжатия 8.Air (gas) is sucked through the inlet pipe of the compression stage 7, is compressed by the impeller 6 and enters the consumer through the outlet of the cochlea of the compression stage 8.

Лепестковые газодинамические подшипники, как и другие виды подшипников, при вращении ротора выделяют тепло, которое для поддержания постоянной температуры должно отводится. Отвод тепла от лепестковых газодинамических подшипников осуществляется через корпусные детали и посредством продувки с использованием рабочего воздуха (газа).Petal gas-dynamic bearings, like other types of bearings, generate heat during rotation of the rotor, which must be removed to maintain a constant temperature. Heat is removed from the flap gas-dynamic bearings through the body parts and by purging using working air (gas).

Для охлаждения лепестковых газодинамических подшипников может быть использован воздух (газ) с избыточным давлением, проходящий от выхода рабочего колеса 6 через подшипники 3 и 4 и через крышку 9 выбрасывающийся ttupyxy или поступающий во входной патрубок улитки ступени сжатия 7. Однако, если сжимающийся в нагнетателе воздух (газ) сильно запылен, пыль вместе с охлаждающим воздухом (газом) попадает в подшипники, что приводит к повышенному износу подщипников и уменьшеншо срока их службы. При наличии в перекачиваемом воздухе (газе) паров или капель воды может происходить осаждение воды из охлаждающего воздуха в полости нагнетателя, что приводит к коррдаии стальных частей статора и может вызвать электрическое замыкание между обмотками статора.To cool the lobe gas-dynamic bearings, overpressure air (gas) can be used, passing from the outlet of the impeller 6 through bearings 3 and 4 and through the cover 9 ejected ttupyxy or entering the inlet pipe of the cochlea compression stage 7. However, if the air is compressed in the supercharger (gas) is highly dusty, dust along with cooling air (gas) enters the bearings, which leads to increased wear of the bearings and reduced their service life. If there are vapors or drops of water in the pumped air (gas), water may precipitate from the cooling air in the cavity of the supercharger, which leads to corrosion of the steel parts of the stator and can cause an electrical short circuit between the stator windings.

Эти проблемы могут быть устранены следующим образом. Используемый для охлаждения подшипников сжатый воздух (газ) в случае его запыленности должен быть предварительно очищен от пыли. Используемый для охлаждения подшипников сжатый воздух (газ) в случае повышенного содержания в нем влаги должен быть предварительно осушен до такой степени, чтобы отсутствовало ее осаждение в полости нагнетателя.These issues can be fixed as follows. Used for cooling bearings, compressed air (gas) in case of dust content must be previously cleaned of dust. The compressed air (gas) used to cool the bearings in the event of a high moisture content in it must be pre-dried to such an extent that there is no precipitation in the cavity of the supercharger.

Это достигается следующим образом.This is achieved as follows.

Часть сжатого и нагретого воздуха, предназначенная для охлаждения, отводится из выходной части улитки ступени сжатия 8 и через трубку 10 поступает в фильтр- поглотитель влаги 12, в котором происходит отделение от потока капельной влаги и осушение воздуха (газа). Далее осушенный воздух (газ) поступает в пылевой фильтр 13. Очищенный от влаги и пыли воздух через трубку 11 и крышку 9 поступает в полость компрессора, проходит вдоль ротора через подщипники 4 и 3, охлаждая их и электрическую часть ротора, затем через щель между рабочим колесом ступени сжатия 6 и крышкой 15, и поступает на выход из рабочего колеса 6.Part of the compressed and heated air intended for cooling is discharged from the outlet of the cochlea of the compression stage 8 and through the tube 10 it enters the moisture filter 12, in which it separates droplet moisture from the stream and drains the air (gas). Then, the dried air (gas) enters the dust filter 13. The air cleared of moisture and dust through the tube 11 and the cover 9 enters the compressor cavity, passes along the rotor through the bearings 4 and 3, cooling them and the electric part of the rotor, then through the gap between the working the wheel of the compression stage 6 and the cover 15, and enters the exit of the impeller 6.

При прохождении от выходной части улитки ступени сжатия 7 до крьш1ки 9 воз (газ) отдает тепло в окружающую среду и его температура понижается до величины, достаточной для охлаждения подшипников.When the compression stage 7 passes from the outlet part of the cochlea to cart 9, the cart (gas) transfers heat to the environment and its temperature drops to a value sufficient to cool the bearings.

Движение охлаждающего воздуха (газа) в таком направлении происходит по следующей причине. Давление воздуха (газа) на выходе из рабочего колеса ступени сжатия 6 равняется приблизительно полусумме давления воздуха (газа) во входном патрубке ступени сжатия 7 и давления воздуха (газа) в выходной части улитки ступени сжатия 8. Таким образом, давление воздуха (газа) на выходе из рабочего колеса ступени сжатия 6 существенно ниже, чем давление в вькодной части улитки ступени сжатия 8. Эта разница давлений и обеспечивает движение охлаждающего воздуха (газа) от выходной части улитки ступени сжатия 8 к выходу из рабочего колеса ступени сжатия 6 через трубку 10, фильтр- поглотитель влапн 12, пылевой фильтр 13, 11, крышку 9, подщипники 4 и 3 и щель между рабочим колесом ступени сжатия 6 и крыщкой 15.The movement of cooling air (gas) in this direction occurs for the following reason. The air (gas) pressure at the outlet of the impeller of the compression stage 6 is approximately half the sum of the air (gas) pressure in the inlet pipe of the compression stage 7 and the air (gas) pressure in the outlet of the cochlea of the compression stage 8. Thus, the air (gas) pressure at the exit of the impeller of the compression stage 6 is significantly lower than the pressure in the vkodnoy part of the cochlea of the compression stage 8. This pressure difference provides the movement of cooling air (gas) from the outlet of the cochlea of the compression stage 8 to the exit of the impeller of the compression stage 6 through the tube 10, filter-absorber valve 12, dust filter 13, 11, cover 9, nippers 4 and 3 and the gap between the impeller of the compression stage 6 and the cover 15.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение позволит повысить надежность опор ротора нагнетателя за счет замены газосгатических подшипников на лепестковые газодинамические подщипники и упростить устройство подачи очищенного вентилирующего воздуха (газа) в подшипники ротора за счет соединения выходной части улитки ступени сжатия через трубки, пылевой фильтр и фильтр-поглотигель влаги с полостью нагнетателяCompared with the prototype, the proposed technical solution will improve the reliability of the supercharger rotor bearings by replacing gas-gas bearings with lobed gas-dynamic bearings and simplify the supply of cleaned ventilating air (gas) to the rotor bearings by connecting the outlet part of the cochlea compression stage through tubes, a dust filter and a filter moisture absorber with supercharger cavity

Claims

1. A centrifugal supercharger with a built-in electric motor, comprising a housing closed on one side by a cochlea compression stage, and on the other hand a housing cover, and a motor stator located in the housing, bearings supporting the rotor with the impeller of the compression stage, characterized in that the bearings are made in the form of lobe gas-dynamic bearings, and the output part of the cochlea of the compression stage is connected through tubes and a dust filter to the cavity of the supercharger.

2. The centrifugal supercharger according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a moisture absorber filter installed between the outlet part of the cochlea of the compression stage and the dust filter.