RU99065U1

RU99065U1 - WATER SCREW DETANDER

Info

Publication number: RU99065U1
Application number: RU2010120645/06U
Authority: RU
Inventors: Виктор Иосифович Ведайко; Александр Васильевич Назарчук
Original assignee: Закрытое акционерное общество "МАЛЫЕ ПАРОВЫЕ МАШИНЫ"
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2010-11-10

Abstract

1. Пароводяной винтовой детандер, содержащий корпус высокого давления с впускным патрубком, корпус низкого давления с выпускным патрубком, в паровой рабочей полости корпуса низкого давления размещены находящиеся в зацеплении ведущий и ведомый винты параллельно установленных роторов, дополнительно связанных между собой находящимися в зацеплении синхронизирующими шестернями, отличающийся тем, что между упомянутыми корпусами установлена сменная проставка, в которой выполнено окно, соединяющее паровую рабочую полость с впускным патрубком, и имеется, по меньшей мере, одна камера, открытая со стороны паровой рабочей полости и подсоединяемая выходными паропроводами к потребителям пара промежуточного давления. ! 2. Пароводяной винтовой детандер по п.1, отличающийся тем, что в проставке выполнена вторая камера, а упомянутое окно расположено между камерами. ! 3. Пароводяной винтовой детандер по п.1 или 2, отличающийся тем, что в боковой стенке корпуса низкого давления могут быть дополнительно выполнены окна для отбора пара промежуточного давления. 1. A steam-water screw expander containing a high-pressure housing with an inlet pipe, a low-pressure housing with an exhaust pipe, in the steam working cavity of the low-pressure housing are placed engaged and driven screws of parallel mounted rotors, additionally connected to each other by synchronized gears meshed, characterized in that a replaceable spacer is installed between said bodies, in which a window is made connecting the steam working cavity with the inlet pipe ohm, and there is at least one chamber, open from the vapor working chamber and connected to the vapor outlet conduit consumers intermediate pressure steam. ! 2. Steam and water screw expander according to claim 1, characterized in that the second chamber is made in the spacer, and said window is located between the chambers. ! 3. Steam-water screw expander according to claim 1 or 2, characterized in that in the side wall of the low-pressure housing, additional windows can be made for the selection of intermediate pressure steam.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к паровым машинам объемного расширения, а именно, к пароводяным винтовым детандерам, предназначенным для преобразования энергии пара в механическую энергию.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular, to volume expansion steam engines, namely, to steam and water screw expanders designed to convert steam energy into mechanical energy.

Известна винтовая паровая машина [Патент РФ 2118460, опубл. 27.08.1998 г.], в корпусе которой имеется камера высокого давления с расположенными в ней ведущим и ведомым винтами, находящимися в зацеплении друг с другом, и связанными при помощи синхронизирующих шестерен. Винты закреплены на валах, установленных в опорах. Кроме того, внутри корпуса имеются камеры для циркуляции масла. Камера высокого давления сообщена с впускным патрубком, предназначенным для подачи водяного пара, и выпускным патрубкам. В одной камере для циркуляции масла размещены опоры одних концов валов обоих винтов и выходной редуктор, а в другой камере для циркуляции масла размещены опоры других концов валов и синхронизирующие шестерни. При этом камеры для циркуляции масла и камера высокого давления отделены друг от друга при помощи уплотнений, выполненных в виде колец, установленных группами на каждом валу с обоих концов с образованием между отдельными группами колец полости для отвода теплоносителя, сообщенной с выпускным патрубком и с дренажной полостью, связанной с атмосферой.Known screw steam engine [RF Patent 2118460, publ. August 27, 1998], in the housing of which there is a high-pressure chamber with drive and driven screws located in it, which are engaged with each other and connected by means of synchronizing gears. Screws are mounted on shafts mounted in bearings. In addition, inside the housing there are chambers for oil circulation. The high-pressure chamber is in communication with an inlet pipe for supplying water vapor and an outlet pipe. In one chamber for oil circulation, bearings of one end of the shafts of both screws and an output gearbox are located, and in another chamber for circulation of oil there are bearings of the other ends of the shafts and synchronizing gears. In this case, the oil circulation chambers and the high-pressure chamber are separated from each other by means of seals made in the form of rings installed in groups on each shaft at both ends with the formation of a cavity for the removal of coolant between the individual groups of rings, in communication with the outlet pipe and with the drainage cavity related to the atmosphere.

Известен пароводяной детандер [Патент РФ 2076246 опубл. 27.03 1997 г.], принятый за прототип, имеющий корпус, состоящий из двух частей - высокого и низкого давления, с впускным и выпускным патрубками, соответственно. В корпусе низкого давления выполнена паровая камера с расположенными в ней ведущим и ведомым винтами роторов. Винты связаны между собой синхронизирующими шестернями. Снятие выходной мощности осуществляется через редуктор. Разгрузка винтов от радиальных усилий осуществляется при помощи разгрузочных поясов, разгрузка ведущего винта в осевом направлении осуществляется при помощи разгрузочного поршня под действием пара высокого давления.Known steam-water expander [RF Patent 2076246 publ. March 27, 1997], taken as a prototype, having a housing consisting of two parts - high and low pressure, with inlet and outlet pipes, respectively. A steam chamber is made in the low-pressure housing with the leading and driven rotor screws located in it. The screws are interconnected by synchronizing gears. The output power is removed through the gearbox. The unloading of screws from radial forces is carried out using unloading belts, the unloading of the drive screw in the axial direction is carried out using the unloading piston under the action of high pressure steam.

Известные устройства, в том числе прототип, преобразуют энергию пара в механическую энергию, а отработанный пар из камеры высокого давления подается потребителю. При этом в известных конструкциях не предусмотрена возможность отбора пара промежуточного давления в интервале от максимального значения на входе детандера, до минимального на его выходе (далее отбираемый пар). Таким образом, недостатком известных устройств является отсутствие возможности отбора пара промежуточного фиксированного давления из рабочей полости детандера внешнему потребителю.Known devices, including the prototype, convert steam energy into mechanical energy, and the exhaust steam from the high-pressure chamber is supplied to the consumer. Moreover, in the known constructions, it is not possible to select intermediate pressure steam in the range from the maximum value at the inlet of the expander to the minimum at its output (hereinafter referred to as steam). Thus, a disadvantage of the known devices is the inability to take a pair of intermediate fixed pressure from the working cavity of the expander to an external consumer.

В основу полезной модели поставлена задача расширения арсенала технических средств и создание пароводяного винтового детандера новой конструкции.The utility model is based on the task of expanding the arsenal of technical equipment and creating a new design steam-water screw expander.

Достигаемый технический результат - обеспечение дополнительной возможности отбора пара промежуточного давления для потребителя, а также, при необходимости, дросселирования пара высокого давления от источника пара.Achievable technical result - providing additional opportunities for the selection of intermediate pressure steam for the consumer, as well as, if necessary, throttling high pressure steam from a steam source.

Поставленная задача решается изменением конструкции.The problem is solved by changing the design.

Пароводяной винтовой детандер содержит корпус высокого давления с впускным патрубком, корпус низкого давления с выпускным патрубком, в паровой рабочей полости корпуса низкого давления размещены находящиеся в зацеплении ведущий и ведомый винты параллельно установленных роторов. Роторы дополнительно связаны между собой находящимися в зацеплении синхронизирующими шестернями. От прототипа заявляемый детандер отличается тем, что между упомянутыми корпусами установлена сменная проставка, в которой выполнено окно, соединяющее паровую рабочую полость с впускным патрубком. Кроме того, имеется, по меньшей мере, одна камера, открытая со стороны паровой рабочей полости и подсоединяемая выходными паропроводами к потребителям пара промежуточного давления.The steam-water screw expander comprises a high-pressure housing with an inlet pipe, a low-pressure housing with an exhaust pipe, and the engaged and driven screws of the parallel mounted rotors are located in the steam working cavity of the low-pressure housing. The rotors are additionally interconnected by synchronized gears meshed. The claimed expander differs from the prototype in that a replaceable spacer is installed between the said bodies, in which a window is made connecting the steam working cavity with the inlet pipe. In addition, there is at least one chamber open from the side of the steam working cavity and connected by the outlet steam lines to consumers of intermediate pressure steam.

В проставке может быть выполнена вторая камера, а упомянутое окно расположено между камерами. Кроме того, в боковой стенке корпуса низкого давления могут быть дополнительно выполнены окна для отбора пара промежуточного давления.A second chamber may be provided in the spacer, and said window is located between the chambers. In addition, in the side wall of the low-pressure housing, additional windows may be provided for collecting intermediate pressure steam.

Для того, чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности полезной модели, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации устройства с использованием проставки с двумя паровыми камерами.In order to better demonstrate the distinctive features of the utility model, as an example, not having any restrictive character, the preferred embodiment of the device using a spacer with two steam chambers is described below.

Пример иллюстрируется чертежами, на которых представлено:An example is illustrated by the drawings, which show:

Фиг.1 - пароводяной винтовой детандер - разрез по горизонтальному разъему,Figure 1 - steam-water screw expander - section through a horizontal connector,

Фиг.2 - то же, продольный разрез по ведущему ротору.Figure 2 is the same, a longitudinal section along the leading rotor.

Фиг.3 - поперечное сечение А-А (см. Фиг.2),Figure 3 is a cross section aa (see Figure 2),

Фиг.4 - поперечное сечение Б-Б (см. Фиг.2).Figure 4 is a cross section bb (see Figure 2).

Пароводяной винтовой детандер содержит корпус 1 высокого давления с впускным патрубком 2 подачи пара высокого давления, корпус 3 низкого давления с выпускным патрубком 4 для отвода отработанного пара. В паровой рабочей полости 5 корпуса 3 низкого давления установлен винт 6 ведущего ротора и винт 7 ведомого ротора. Валы винтов 6 и 7 установлены на опорных подшипниках 8 и 9, размещенных в корпусах 1 и 3, и на радиально-упорных подшипниках 10 и 11, расположенных в первой торцевой маслонаполненной камере 12.Steam-water screw expander comprises a high-pressure housing 1 with an inlet pipe 2 for supplying high-pressure steam, a low-pressure housing 3 with an outlet pipe 4 for exhausting exhaust steam. In the steam working cavity 5 of the low pressure housing 3, a screw 6 of the driving rotor and a screw 7 of the driven rotor are installed. The shafts of the screws 6 and 7 are mounted on thrust bearings 8 and 9 located in the housings 1 and 3, and on the angular contact bearings 10 and 11 located in the first end oil-filled chamber 12.

Винты 6 и 7 находятся в зацеплении друг с другом, при этом роторы дополнительно связаны между собой находящимися в зацеплении синхронизирующими шестернями 13, которые находятся во второй маслонаполненной камере 14, расположенной с противоположного торца.The screws 6 and 7 are meshed with each other, while the rotors are additionally connected to each other by the meshed synchronizing gears 13, which are located in the second oil-filled chamber 14 located at the opposite end.

Паровая рабочая полость 5 и камеры 12 и 14 снабжены радиально-щелевымми уплотнениями, кроме того имеются лабиринтные масляные уплотнения.The steam working cavity 5 and the chambers 12 and 14 are provided with radial-gap seals, in addition there are labyrinth oil seals.

Между корпусами 1 и 3 установлена сменная проставка 15, в которой выполнены паровые камеры 16 и 17, открытые со стороны рабочей полости детандера и соединенные выходными паропроводами с потребителями пара промежуточного давления. Кроме того, в проставке 15 имеется окно 18, соединяющее впускной патрубок 2 и паровую рабочую полость 5. Объем, конфигурация и расположение паровых камер 16, 17 задают расход и давление отбираемого пара. Кривизна условно радиальных стенок 19 камер 16, 17 задается профилями винтов 6 и 7. Расположение камер 16, 17 задается радиальными углами α₁ и α₂ соответственно. Углы α₁ и α₂ - это углы между радиальной плоскостью, проходящей через центр камер 16, 17 и вертикальной плоскостью. Окно 18 расположено в проставке 15 между камерами 16 и 17. Его сложная конфигурация также задается профилями винтов 6, 7 и задаваемой геометрической степенью расширения. В зависимости от условий эксплуатации и требований потребителей, проставка 15 может быть заменена на другую - с другим расположением камер 16, 17 (изменяется α₁ и α₂).A removable spacer 15 is installed between the housings 1 and 3, in which the steam chambers 16 and 17 are made, open on the side of the expander working cavity and connected by the output steam lines to the intermediate pressure steam consumers. In addition, in the spacer 15 there is a window 18 connecting the inlet pipe 2 and the steam working cavity 5. The volume, configuration and location of the steam chambers 16, 17 determine the flow rate and pressure of the selected steam. The curvature of the conditionally radial walls 19 of the chambers 16, 17 is determined by the profiles of the screws 6 and 7. The arrangement of the chambers 16, 17 is determined by the radial angles α ₁ and α _2, respectively. The angles α ₁ and α ₂ are the angles between the radial plane passing through the center of the chambers 16, 17 and the vertical plane. The window 18 is located in the spacer 15 between the chambers 16 and 17. Its complex configuration is also determined by the profiles of the screws 6, 7 and a given geometric degree of expansion. Depending on the operating conditions and customer requirements, the spacer 15 can be replaced by another one with a different arrangement of chambers 16, 17 (α ₁ and α ₂ change).

Работа детандера осуществляется следующим образом.The work of the expander is as follows.

Пар высокого давления подается во впускной патрубок 2 корпуса 1, далее через окно 18 (см. Фиг.4) на сменной проставке 15, поступает в паровую рабочую полость 5 и воздействуя на винты 6 и 7 приводит во вращение роторы, то есть совершает механическую работу. После расширения в паровой рабочей полости 5 давление пара понижается, и отработанный пар поступает через выпускной патрубок 4 потребителю, например, в бойлер.High pressure steam is supplied to the inlet pipe 2 of the housing 1, then through the window 18 (see Figure 4) on the interchangeable spacer 15, it enters the steam working cavity 5 and, acting on the screws 6 and 7, rotates the rotors, that is, performs mechanical work . After expansion in the steam working cavity 5, the vapor pressure decreases, and the exhaust steam enters through the exhaust pipe 4 to the consumer, for example, into a boiler.

Одновременно пар промежуточного давления (отбираемый пар) поступает в камеры 16 и 17, и далее через паропроводы поступает к потребителям.At the same time, the intermediate pressure steam (steam taken off) enters the chambers 16 and 17, and then through the steam pipelines it enters the consumers.

В приведенном выше примере реализации описана проставка 15 с двумя практически симметрично расположенными камерами 16, 17 и окном 18 между ними. Однако возможна реализация проставки 15 с расположением камер 16, 17 на разных уровнях (по высоте проставки), а также реализация с одной камерой.In the above implementation example, a spacer 15 is described with two almost symmetrically located chambers 16, 17 and a window 18 between them. However, it is possible to realize spacers 15 with the arrangement of cameras 16, 17 at different levels (along the height of the spacers), as well as the implementation with one camera.

Отбор пара промежуточного давления может осуществляться не только с помощью представленных на чертежах камер. Дополнительно в боковой стенке корпуса 3 могут быть выполнены окна для отбора пара промежуточного давления (например, другие параметры - давление и расход), работающие аналогично тому, как описано выше для камер 16, 17.The selection of intermediate pressure steam can be carried out not only using the chambers shown in the drawings. Additionally, in the side wall of the housing 3 can be made of the window for the selection of intermediate pressure steam (for example, other parameters - pressure and flow), working in the same way as described above for chambers 16, 17.

Таким образом, конструкция вышеописанного детандера позволяет не только использовать его по прямому назначению в штатном режиме, но производить отбор потребителю пара промежуточного давления. Это позволяет значительно увеличить область применения детандера и более эффективно использовать имеющийся пар.Thus, the design of the expander described above allows not only to use it for its intended purpose in the normal mode, but to select intermediate pressure steam for the consumer. This allows you to significantly increase the scope of the expander and more efficiently use the available steam.

Claims

1. A steam-water screw expander containing a high-pressure housing with an inlet pipe, a low-pressure housing with an exhaust pipe, in the steam working cavity of the low-pressure housing are placed engaged and driven screws of parallel mounted rotors, additionally connected to each other by synchronized gears meshed, characterized in that a replaceable spacer is installed between said bodies, in which a window is made connecting the steam working cavity with the inlet pipe ohm, and there is at least one chamber, open from the vapor working chamber and connected to the vapor outlet conduit consumers intermediate pressure steam.

2. Steam and water screw expander according to claim 1, characterized in that the second chamber is made in the spacer, and said window is located between the chambers.

3. Steam-water screw expander according to claim 1 or 2, characterized in that in the side wall of the low-pressure housing, additional windows can be made for the selection of intermediate pressure steam.