ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2020 года по МПК F02C7/52 

Изобретение относится к области машиностроения для газотурбинных технологий и может быть использовано при создании новых и реконструкции действующих установок и машинных комплексов, где в качестве силового привода применяются газотурбинные двигатели авиационного или другого типа, например, газоперекачивающих агрегатов (ГПА) компрессорных станций на магистральных газопроводах.

Известно воздухоочистительное устройство в системах воздухообеспечения газотурбинных двигателей привода ГПА, содержащее сгруппированные в блоки и закрепленные на внешних гранях несущего корпуса перпендикулярно ему в несколько ярусов фильтры первой ступени, состоящие из мультициклонов, приемных камер и пылесборников; блоки воздушных фильтров второй ступени, размещенные внутри корпуса; средство защиты фильтров от прямого попадания атмосферных осадков в виде козырька; систему предупреждения обледенения, а также систему удаления пыли, накапливающейся в пылесборниках фильтров (В. Будусов и др. "Высокоэффективные воздухоочистительные устройства для ГТУ", ж-л Газотурбинные технологии, №4, 2000 г., с. 39).

Недостатком известного воздухоочистительного устройства является то, что проточная часть имеет призматическую форму, которая при практически равномерном поступлении воздуха в проточную часть по ее высоте не обеспечивает оптимальных аэродинамических характеристик проточной части. Кроме того, известное воздухоочистительное устройство имеет большие габариты и массу, обуславливающие высокую трудоемкость и стоимость изготовления, затраты на транспортировку к месту применения, материалоемкость, трудоемкость и стоимость строительства опорных конструкций, фундаментов под них и стоимость монтажа.

Защита фильтров от атмосферных осадков с помощью козырьков при работе их в потоке забираемого воздуха или просто при ветре является малоэффективной, так как скорость потока зависит от количества воздуха, проходящего через площадь сечения воздухозабора. Это отрицательно сказывается на долговечности фильтрующих элементов, увеличивает склонность к обледенению элементов проточной части устройства.

Система предупреждения обледенения известного воздухоочистительного устройства в силу своей разветвленности и условий работы в неорганизованном воздушном потоке для обеспечения выполнения своих функций требует значительного количества горячего воздуха, отбираемого от компрессора газотурбинного двигателя, что заметно сказывается на его КПД, а следовательно, на экономичности работы ГПА.

Известно воздухоочистительное устройство по патенту РФ на изобретение №2263806, МПК F02C 7/052, опубл. 10.11.2005, прототип.

Это воздухоочистительное устройство содержит сгруппированные в модули и закрепленные в верхнем модуле блоки воздушных фильтров, средство защиты воздушных фильтров от прямого попадания атмосферных осадков, в виде защитного колпака шатрового типа.

Недостатки:

- нетехнологичность конструкции,

- большой вес и металлоемкость из-за большой толщины листов,

- наличие шумоглушителя в газовоздушном тракте, детали которого при разрушении попадают на вход в ГТД (газотурбинный двигатель) и разрушают вентилятор.

Задача создания изобретения: увеличение циклической прочности и ресурса воздухоочистительного устройства при уменьшении его веса и улучшении технологичности.

Достигнутый технический результат: увеличение циклической прочности и ресурса воздухоочистительного устройства при уменьшении его веса и улучшении технологичности.

Решение указанной задачи достигнуто в воздухоочистительном устройстве, содержащем сгруппированные в модули и закрепленные в верхнем модуле блоки воздушных фильтров, средство защиты воздушных фильтров от прямого попадания атмосферных осадков, в виде защитного колпака шатрового типа, тем, что все модули выполнены в виде прямоугольных призм, содержащих боковые стенки с внутренней и внешней обшивками, собранные на прямоугольных каркасах, имеющих угловые и вертикальные стойки, скосы части фланцев, образующие в сборе фланцы, предназначенные для фланцевых соединений, зазор между обшивками заполнен теплоизоляцией, в нижнем модуле на одной из стенок выполнено сквозное отверстие для установки воздухозаборника газотурбинного двигателя привода газоперекачивающего агрегата.

Толщина внутренней обшивки может составлять 0.8…1, 2 мм, а внешней - 1,5…2,0 мм, при этом внутренняя обшивка выполнена из нержавеющей стали, а внешняя - из углеродистой стали и окрашена или оцинкована снаружи и внутри, а толщина слоя теплоизоляционного материала, выполняющего одновременно функцию шумоглушения, выполнена в диапазоне от 100 до 120 мм.

Внутренняя обшивка может быть прикреплена к вертикальным стойкам каркаса через перпендикулярно отогнутые края и уплотнительные прокладки между ними или с обеих сторон болтовыми соединениями.

Внешняя обшивка может быть соединена через отогнутые края и П-образную накладку заклепочными соединениями.

Соединение рамы вышестоящего модуля с нижестоящим модулем может быть закрыто с внутренней стороны прямолинейными и угловыми доборными элементами из нержавеющей стали.

Наличие существенных признаков п. 1 формулы изобретения достаточно для достижения технического результата.

Изобретение поясняется чертежами (фиг. 1…9), где

- на фиг. 1 - схематично изображен общий вид воздухоочистительного устройства,

- на фиг. 2 - приведен каркас,

- на фиг. 3 - приведен крепежный элемент,

- на фиг. 4 - приведено крепление внутренней оболочки,

- на фиг. 5 - приведено крепление внешней оболочки,

- на фиг. 6 - приведено крепление внешней оболочки,

- на фиг. 7 - приведен фланец,

- на фиг. 8 - приведена установка доборных элементов.

- на фиг. 9 приведен внешний вид ВОУ (воздухоочистительного устройства).

В описании приняты следующие условные обозначения:

модуль 1,

боковая стенка 2,

внутренняя обшивка 3,

внешняя обшивка 4,

зазор 5,

теплоизоляция 6,

каркас 7,

угловая стойка 8,

вертикальная стойка 9,

наклонные элементы 10,

часть верхнего фланца 11,

часть нижнего фланца 12,

крепежный элемент 13,

отверстия 14,

верхний модуль 15,

вышестоящий модуль 16, относительно нижестоящего,

нижестоящий модуль 17, относительно вышестоящего,

воздушный фильтр 18,

перегородка 19,

байпас 20,

крыша 21,

защитный колпак шатрового типа 22,

нижний модуль 23,

круглое отверстие 24,

воздухозаборник 25,

ГТД (газотурбинный двигатель) привода 26,

дно 27,

ограждение 28,

фланцевые соединение 29,

крепеж 30,

отгиб оболочки 31,

П-образная скоба 32,

газовоздушный тракт 33,

угловой доборный элемент 34,

прямоугольный доборный элемент 35.

Воздухоочистительное устройство содержит несколько модулей 1, которые выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов и имеют 4 боковых стенки 2. Каждая боковая стенка 2 содержит внутреннюю обшивку 3 и внешнюю обшивку 4, установленные с зазором 5. В зазор 5 установлена теплоизоляция 6. Обшивки 3 и 4 смонтированы на каркас 7.

Каркас 7 (фиг. 2 и 3) содержит угловую стойку 8, вертикальную стойку 9, наклонные элементы 10, часть верхнего фланца 11, нижняя часть фланца 12, крепежный элемент 13, отверстия 14. В верхней части выполнен верхний модуль 15, следом идут вышестоящий модуль 16 и нижестоящий модуль 17 (относительно друг друга).

В верхней части находится воздушный фильтр 18, перегородка 19, байпас 20, крыша 21, защитный колпак шатрового типа 22.

Нижний модуль 23 имеет круглое отверстие 24 в одной из боковых стенок 2 для установки воздухозаборника 25 ГТД привода 26. Кроме того, нижний модуль 23 имеет дно 27, в котором установлена теплоизоляция 6.

В верхней части под защитным колпаком шатрового типа 22 выполнены площадки обслуживания с ограждением 28.

Соединение модулей 1 выполнено фланцевыми соединениями 29 с использованием крепежа 30.

Соединение внешней обшивки 4 (фиг. 5) выполнено через отгибы оболочки 31 и «П»-образную скобу 32, установленную на них. Это не только обеспечивает герметичность конструкции, но и значительно повышает ее прочность на изгиб.

Газовоздушный тракт 33 выполнен весь из нержавеющей стали, что увеличивает его ресурс и уменьшает аэродинимические потери в потоке воздуха.

Для зашиты фланцевых соединений 29 (фиг. 7 и 8), выполненных из углеродистой стали применены угловые доборные элементы 34 и прямоугольные доборные элементы 35, выполненные из нержавеющей стали. Кроме того, они уменьшают аэродинамические потери в воздушном потоке.

РАБОТА ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА

При включении ГПА ГТД привода 26, содержащего компрессор (не показан) в газовоздушном тракте 33 создается разрежение, и воздух поступает в него из атмосферы при этом осадки на захватываются из-за наличия защитного колпака шатрового типа 22,

Применение изобретения позволило:

- увеличить циклическую прочность и ресурс воздухоочистительного устройства,

- значительно уменьшить его вес,

- улучшить технологичность сборки,

- уменьшить аэродинамические потери в тракте,

- обеспечить снижение шума без шумоглушителя.

Изобретение относится к области машиностроения для газотурбинных технологий и может быть использовано при создании новых и реконструкции действующих установок и машинных комплексов, где в качестве силового привода применяются газотурбинные двигатели авиационного или другого типа, например газоперекачивающих агрегатов (ГПА) компрессорных станций на магистральных газопроводах. Технический результат: увеличение циклической прочности и ресурса воздухоочистительного устройства при уменьшении его веса и технологичности. Воздухоочистительное устройство, содержит сгруппированные в модули и закрепленные в верхнем модуле блоки воздушных фильтров, средство защиты воздушных фильтров от прямого попадания атмосферных осадков, в виде защитного колпака шатрового типа, все модули выполнены в виде прямоугольных призм, содержащих боковые стенки с внутренней и внешней обшивками, собранные на прямоугольных каркасах, имеющих угловые и вертикальные стойки, скосы части фланцев, образующие в сборе фланцы, предназначенные для фланцевых соединений, зазор между обшивками заполнен теплоизоляцией, в нижнем модуле на одной из стенок выполнено сквозное отверстие для установки воздухозаборника газотурбинного двигателя привода газоперекачивающего агрегата. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Воздухоочистительное устройство, содержащее сгруппированные в модули и закрепленные в верхнем модуле блоки воздушных фильтров, средство защиты воздушных фильтров от прямого попадания атмосферных осадков, в виде защитного колпака шатрового типа, отличающееся тем, что все модули выполнены в виде прямоугольных призм, содержащих боковые стенки с внутренней и внешней обшивками, собранные на прямоугольных каркасах, имеющих угловые и вертикальные стойки, скосы части фланцев, образующие в сборе фланцы, предназначенные для фланцевых соединений, зазор между обшивками заполнен теплоизоляцией, в нижнем модуле на одной из стенок выполнено сквозное отверстие для установки воздухозаборника газотурбинного двигателя привода газоперекачивающего агрегата.

2. Воздухоочистительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что толщина внутренней обшивки составляет 0,8…1,2 мм, а внешней - 1,5…2,0 мм, при этом внутренняя обшивка выполнена из нержавеющей стали, а внешняя - из углеродистой стали и окрашена или оцинкована снаружи и внутри, а толщина слоя теплоизоляционного материала, выполняющего одновременно функцию шумоглушения, выполнена в диапазоне от 100 до 120 мм.

3. Воздухоочистительное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что внутренняя обшивка прикреплена к вертикальным стойкам каркаса через перпендикулярно отогнутые края и уплотнительные прокладки между ними и с обеих сторон болтовыми соединениями.

4. Воздухоочистительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что внешняя обшивка соединена через отогнутые края и П-образную накладку заклепочными соединениями.

5. Воздухоочистительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что соединение рамы вышестоящего модуля с нижестоящим модулем закрыто с внутренней стороны прямолинейными и угловыми доборными элементами из нержавеющей стали.