СТУПЕНЬ КОМПРЕССОРА Российский патент 2017 года по МПК F04D27/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к ступени компрессора согласно п. 1 формулы изобретения.

Уровень техники

Известные из практики ступени компрессора располагают конструктивными узлами со стороны статора и конструктивными узлами со стороны ротора. К конструктивным узлам ступени компрессора со стороны статора относится всасывающий штуцер, посредством которого уплотняемую на участке ступени компрессора среду подают в ступень компрессора. Кроме того, к конструктивным узлам со стороны статора относится проточный канал, через который уплотняемую среду можно транспортировать, выходя от всасывающего штуцера по направлению к рабочему колесу со стороны ротора. Рабочее колесо со стороны ротора располагает радиально внутренней ступицей, радиально внешним покрывным диском и продолжающимся между ступицей и покрывным диском, также лопатками рабочего колеса со стороны ротора. Образованный между покрывным диском и статором со стороны ротора зазор уплотнен уплотнением, фиксированным держателем уплотнения.

Для оптимальной эксплуатации такой ступени компрессора имеют значение сведения об определенном посредством так называемого измерения переменного перепада давления объемный поток ступени компрессора. Из практики известно, что для измерения переменного перепада давления в ступени компрессора в ней предусматривают или выполняют так называемую положительную точку измерения и так называемую отрицательную точку измерения, причем положительная точка измерения расположена обычно на участке относительно большой поверхности поперечного сечения потока и, следовательно, на участке относительно высокого статического давления потока, а отрицательную точку измерения - на участке относительно маленькой поверхности поперечного сечения потока, а вместе с тем - относительно небольшого статического давления потока. На основе различия давления между положительной точкой измерения и отрицательной точкой измерения можно регистрировать сигнал, служащий для измерения переменного перепада давления. Хотя уже и известно, что предусматривают положительную точку измерения и отрицательную точку измерения для измерения переменного перепада давления в ступенях компрессора, существует потребность в ступени компрессора, в который измерение переменного перепада давления может происходить особенно предпочтительно, в частности, с высокой точностью.

Раскрытие изобретения

В данном изобретении лежит задача создать новую ступень компрессора. Эта задача решается ступенью компрессора признаками пункта 1 формулы изобретения. Согласно изобретению отрицательная точка измерения позиционирована вверх по потоку рабочего колеса снаружи входного канала со стороны статора в ответвляющейся от входного канала кольцевой щели.

В данном изобретении впервые предлагается позиционировать отрицательную точку измерения для измерения переменного перепада давления в кольцевой щели, в частности снаружи со стороны статора входного канала вверх по потоку рабочего колеса, причем кольцевая щель ответвляется от входного канала. В кольцевой щели преобладает усредненное по окружности распределение давления, поэтому измерение переменного перепада давления не зависит, при рассмотрении в направлении периферии, от конкретного позиционирования отрицательной точки измерения. Отрицательно влияющие на измерение переменного перепада давления на участке отрицательной точки измерения неоднородные влияния потоков устраняются компоновкой отрицательной точки измерения в кольцевой щели. Для проходящего к кольцевой щели радиально снаружи сверления, через которое можно определять или отводить преобладающее в кольцевой щели давление, диаметр сверления можно выбирать свободно, так как давление в отрицательной точке измерения на участке кольцевого зазора определяют снаружи входного канала.

Предпочтительно, если кольцевая щель ответвляется непосредственно вверх по потоку рабочего колеса от входного канала со стороны статора радиально наружу. Это обеспечивает особенно предпочтительное измерение переменного перепада давления, так как непосредственно вверх по потоку рабочего колеса давление самое маленькое, а вследствие этого можно использовать относительно положительной точки измерения самое большое снижение давления для измерения переменного перепада давления.

Согласно предпочтительному усовершенствованному варианту кольцевая щель ограничена рядом с рабочим колесом со стороны статора держателем уплотнения, несущим взаимодействующее с покрывным диском со стороны ротора рабочего колеса уплотнение. Напротив рабочего колеса кольцевая щель ограничена со стороны статора корпусом или со стороны статора впускной звездочкой, фиксированной на корпусе со стороны статора. Это выполнение конструктивно простое и позволяет оптимально позиционировать отрицательную точку измерения для измерения переменного перепада давления.

Согласно другому предпочтительному усовершенствованному варианту выполнения кольцевая щель выполнена подобно камере, причем отрицательная точка измерения позиционирована на подобном камере участке кольцевой щели. В подобном камере участке давление на участке отрицательной точки измерения переменного перепада давления может выравниваться, вследствие чего измерение переменного перепада давления может становиться эффективнее.

Предпочтительные усовершенствованные варианты изобретения получаются из зависимых пунктов формулы изобретения и последующего описания.

Краткое описание чертежей

фиг. 1. Деталь первой согласно изобретению ступени компрессора в меридиональном разрезе;

фиг. 2. Деталь второй согласно изобретению ступени компрессора в меридиональном разрезе;

фиг. 3. Деталь третьей согласно изобретению ступени компрессора в меридиональном разрезе.

Осуществление изобретения

Данное изобретение относится к ступени компрессора, в частности к ступени компрессора центробежного компрессора. Хотя предложенные в изобретении детали можно использовать также в ступени компрессора для осевого компрессора.

На фиг. 1 показана деталь первой согласно изобретению ступени 10 компрессора, причем это при показанной на фиг. 1 ступени 10 компрессора речь идет о ступени компрессора центробежного компрессора.

Ступень 10 компрессора имеет не показанный на фиг. 1 со стороны статора всасывающий штуцер, через который уплотняемая на участке ступени 10 компрессора среда может подаваться в ступень компрессора или всасываться в ступень 10 компрессора.

Через со стороны статора входной канал 11, ограниченный в показанном примере выполнения радиально внутри со стороны статора держателем 12 уплотнения и радиально снаружи со стороны статора - корпусом 13, уплотняемую среду можно подводить к рабочему колесу 14 со стороны ротора к ступени 10 компрессора.

Со стороны ротора рабочее колесо 14 располагает валом 15 с радиально внутренней ступицей 16, радиально внешним покрывным диском 17, а также продолжающимися между ступицей 16 и покрывным диском 17 лопатками 18 рабочего колеса. От лопаток 18 рабочего колеса на фиг. 1 показаны входящая кромка 19 потока и выходная кромка 20 потока. Зазор 29, выполненный между со стороны ротора валом 15 рабочего колеса 14 и со стороны статора держателем 12 уплотнения, уплотнен при помощи фиксирующего со стороны статора держателя 12 уплотнения уплотнением 20. Зазор 21, выполненный между со стороны статора корпусом 13 и покрывным диском 17 со стороны ротора рабочего колеса 14, уплотнен уплотнением 22, фиксированным другим со стороны статора держателем 23 уплотнения.

На участке не показанного на фиг. 1 всасывающего штуцера, посредством которого к ступени компрессора подводят уплотняемую среду, расположена положительная точка измерения для измерения переменного перепада давления ступени 10 компрессора. Следовательно, положительная точка измерения для измерения переменного перепада давления позиционирована на участке всасывающего штуцера, на участке относительно большой поверхности поперечного сечения потока и, следовательно, на участке относительно высокого статического давления потока.

Отрицательная точка измерения для измерения переменного перепада давления позиционирована вверх по потоку рабочего колеса 14 снаружи со стороны статора входного канала 11, в ответвляющейся от входного канала кольцевой щели 24. Кольцевая щель 24 ответвляется в показанном примере выполнения непосредственно вверх по потоку рабочего колеса 14 от со стороны статора входного канала 11 радиально наружу. Отрицательная точка измерения позиционирована на участке относительно маленькой поверхности поперечного сечения потока и, следовательно, на участке относительно маленького давления потока.

К этой кольцевой щели 24 радиально снаружи проходит сверление 25, впадающее в кольцевую щель 24, причем через это сверление 25 может отводиться преобладающее в кольцевой щели 24, а вместе с ним в отрицательной точке давление для измерения или определения переменного перепада давления.

В кольцевой щели 24, продолжающейся радиально наружу через все продолжение окружности входного канала 11 и ответвляющейся от него, устанавливается усредненный по окружности уровень давления, поэтому, следовательно, для измерения переменного перепада давления на участке отрицательной точки измерения давление можно снимать, независимо от того, в какой именно точке окружности сверление 25 впадает в кольцевую щель 24.

Кроме того, благодаря этому можно значительно минимизировать неоднородные влияния потоков на преобладающее давление на участке отрицательной точки измерения. Дальнейшее преимущество изобретения состоит в том, что для сверления 25 можно выбрать практически любой диаметр сверления. Так как преобладающее в кольцевой щели 24 давление в значительной степени независимо от влияния потока во входном канале 11, для диаметра сверления 25 не нужно выбирать компромисс между возможно более высокой надежностью эксплуатации против прибавления загрязнения и качеством сигналов с наименьшим влиянием на поток во входном канале 11.

В примере выполнения по фиг. 1 кольцевая щель 24 ограничена, с одной стороны, на обращенной к рабочему колесу 14 стороне держателем 23 уплотнения, а, с другой стороны, передним участком покрывного диска 17. На противоположной рабочему колесу 14 стороне на фиг. 1 кольцевая щель 24 непосредственно ограничена со стороны статора корпусом 13.

Второй пример выполнения согласно изобретению ступени 10 компрессора показан на фиг. 2, причем в последующем останавливаются только на таких деталях, по которым пример выполнения по фиг. 1 отличается от примера выполнения по фиг. 2. Относительно всех остальных деталей для примера выполнения по фиг. 2 учитываются выполнения к примеру выполнения по фиг. 1, причем в примерах выполнения по фиг. 1 и фиг. 2 используются одинаковые для одинаковых конструктивных узлов ссылочные позиции.

Пример выполнения по фиг. 2 отличается от примера выполнения по фиг. 1 лишь тем, что в примере выполнения по фиг. 2 дополнительно имеется со стороны статора впускная звездочка 27 с входными направляющими лопатками 30, ограничивающая со стороны статора входной канал 11 радиально снаружи по частям, причем кольцевая щель 24, на участке которой позиционируют отрицательную точку измерения для измерения переменного перепада давления, ограничена на противоположной рабочему колесу 14 стороне этой со стороны статора впускной звездочкой 27.

Дальнейший пример выполнения согласно изобретению ступени 10 центробежного компрессора показан на фиг. 3, причем пример выполнения по фиг. 3 отличается от примера выполнения по фиг. 2 только тем, что кольцевая щель 24, ограниченная на противоположной рабочему колесу 14 стороне впускной звездочкой 27, выполнена подобно камере или расширяется подобно камере, причем отрицательная точка измерения позиционирована на участке подобного камере участка 28 кольцевой щели 24. В этом подобном камере участке 28 может происходить дальнейшее выравнивание уровня давления, вследствие чего становится еще более эффективным качество сигналов в отрицательной точке измерения для измерения переменного перепада давления.

Таким образом, в ступени 10 компрессора положительная точка измерения позиционирована на участке с наибольшим поперечным сечением потока, а вследствие этого - с наибольшим давлением, предпочтительно, на участке не показанного всасывающего штуцера. Отрицательная точка измерения для измерения переменного перепада давления позиционирована на участке наименьшего поперечного сечения потока, а вместе с тем на участке наименьшего давления, в частности, согласно изобретению в кольцевой щели 24, ответвляющейся вверх по потоку рабочего колеса 14 от входного канала 11 со стороны статора, предпочтительно, непосредственно вверх по потоку входного канала 11 радиально наружу.

Уровень давления в кольцевой щели усреднен по окружности и не зависит, следовательно, от положения по окружности. При помощи подобного камере расширения кольцевого зазора 24 становится эффективнее качество сигналов в отрицательной точке измерения. Давление для отрицательной точки измерения может определяться через впадающее в кольцевую щель 24 сверление 25 в любой точке окружности. При этом сверление 25 продолжается исключительно через корпус 13 и не должно перекрывать, следовательно, границы конструктивного элемента или пересекать его. Дальнейшее преимущество изобретения состоит в том, что вследствие позиционирования отрицательной точки измерения отсутствует опасность ее закупорки загрязнением.

В согласно изобретению ступени 10 компрессора речь идет предпочтительно о ступени центробежного компрессора. Тем не менее, изобретение может находить также применение в ступени компрессора для осевого компрессора.

Перечень ссылочных позиций

10 Ступень компрессора

11 Входной канал

12 Держатель уплотнения

13 Корпус

14 Рабочее колесо

15 Вал

16 Ступица

17 Покрывной диск

18 Лопатка рабочего колеса

19 Входящая кромка потока

20 Выходная кромка потока

21 Зазор

22 Уплотнение

23 Держатель уплотнения

24 Кольцевая щель

25 Сверление

26 Уплотнение

27 Впускная звездочка

28 Камера

29 Зазор

30 Входная направляющая лопатка

Ступень (10) компрессора с всасывающим со стороны статора штуцером, через который уплотняемая на участке ступени компрессора среда может подаваться в ступень компрессора, с входным каналом (11) со стороны статора, через который уплотняемую среду, выходящую из штуцера, можно транспортировать в направлении к рабочему колесу (14) со стороны ротора. Рабочее колесо (14) имеет радиально внутреннюю ступицу (16), радиально внешний покрывной диск (17) и продолжающиеся между ступицей (16) и покрывным диском (17) лопатки (18) рабочего колеса, причем для измерения переменного перепада давления в ступени компрессора в ней предусмотрены положительная точка измерения и отрицательная точка измерения, причем отрицательная точка измерения позиционирована вверх по потоку рабочего колеса (14) снаружи входного канала (11) со стороны статора в ответвляющейся от входного канала кольцевой щели (24). Изобретение направлено на оптимизацию эксплуатации компрессора. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ступень (10) компрессора с всасывающим со стороны статора штуцером, через который уплотняемая на участке ступени компрессора среда может подаваться в ступень компрессора, с входным каналом (11) со стороны статора, через который уплотняемую среду, выходящую из штуцера, можно транспортировать в направлении к рабочему колесу (14) со стороны ротора, причем рабочее колесо (14) имеет радиально внутреннюю ступицу (16), радиально внешний покрывной диск (17) и продолжающиеся между ступицей (16) и покрывным диском (17) лопатки (18) рабочего колеса, при этом для измерения переменного перепада давления в ступени компрессора в ней предусмотрены положительная точка измерения и отрицательная точка измерения, причем отрицательная точка измерения позиционирована вверх по потоку рабочего колеса (14) снаружи входного канала (11) со стороны статора в ответвляющейся от входного канала кольцевой щели (24), отличающаяся тем, что кольцевая щель (24) ограничена рядом с рабочим колесом (14) со стороны статора держателем (23) уплотнения, несущим взаимодействующее с покрывным диском (17) со стороны ротора рабочего колеса (17) уплотнение (22).

2. Ступень компрессора по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевая щель (24) ответвляется непосредственно вверх по потоку рабочего колеса (14) от входного канала (11) со стороны статора радиально наружу.

3. Ступень компрессора по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевая щель (24), расположенная напротив рабочего колеса (14), ограничена со стороны статора корпусом (13).

4. Ступень компрессора по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевая щель (24), расположенная напротив рабочего колеса (14), ограничена со стороны статора впускной звездочкой (27), фиксированной на корпусе (13) со стороны статора.

5. Ступень компрессора по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что кольцевая щель (24) выполнена в виде камеры, причем отрицательная точка измерения позиционирована на подобном камере участке (28) кольцевой щели (24).

6. Ступень компрессора по п. 5, отличающаяся тем, что к отрицательной точке измерения радиально снаружи проходит сверление (25), через которое можно определять преобладающий в отрицательной точке измерения уровень давления.

7. Ступень компрессора по п. 1, отличающаяся тем, что положительная точка измерения позиционирована на участке всасывающего штуцера.

8. Ступень компрессора по п. 5, отличающаяся тем, что она является ступенью центробежного компрессора.

9. Ступень компрессора по п. 6 или 7, отличающаяся тем, что она является ступенью центробежного компрессора.