МОТОР-КОМПРЕССОРНЫЙ АГРЕГАТ И СПОСОБ ЕГО СБОРКИ Российский патент 2022 года по МПК F04D17/12 

Варианты осуществления изобретения в основном относятся к мотор-компрессорным агрегатам и, в частности, к соединению компрессорной установки и корпуса мотора интегрированного рядного компрессора (ICL).

Варианты осуществления изобретения также относятся к способу сборки такого мотор-компрессорного агрегата.

Как правило, мотор-компрессорный агрегат содержит компрессорную установку, установленную в цилиндрическом корпусе компрессора, и цилиндрический корпус мотора.

Для сборки мотор-компрессорного агрегата корпус компрессора и корпус мотора скрепляют друг с другом с образованием корпуса, герметичного для сжимаемого газа.

Затем в корпусе устанавливают соединительное устройство для соединения вала мотора и вала компрессорной установки друг с другом.

Поскольку два корпуса скрепляют друг с другом, в корпусе компрессора, как правило, обеспечивают по меньшей мере один небольшой порт доступа, причем порт имеет такой размер, чтобы оператор мог соединять каждый вал с соединительным устройством через порт доступа, а также размер, позволяющий выдерживать высокие давления, возникающие в корпусе ICL.

После соединения двух валов порт доступа герметично закрывают люком так, что сжатый газ не может выходить за пределы корпуса компрессора.

Люк является массивным и устойчив к воздействию высоких давлений.

Порт доступа также используют для выполнения технического обслуживания.

Одним из распространенных решений, используемых для закрепления люка, является обеспечение на корпусе компрессора плоскости и расположение порта доступа на плоскости таким образом, чтобы герметичные соединения люка были плоскими.

Однако при создании плоскости на цилиндре уменьшается объем корпуса компрессора.

Для компрессорных агрегатов, имеющих корпус компрессора с небольшим наружным диаметром, размера порта доступа может быть недостаточно для выполнения соединения двух валов через порт доступа.

В документе US 2010/0044966 описан мотор-компрессорный агрегат, содержащий корпус компрессора и корпус мотора, соединенные друг с другом с помощью соединения, включающего в себя порты доступа.

Мотор-компрессорный агрегат дополнительно содержит защитный элемент соединения, содержащий уплотняющие элементы и установленный на двух направляющих скольжения таким образом, что защитный элемент соединения поступательно перемещается и образует уплотняющую поверхность над соединением.

Однако защитный элемент соединения и направляющие скольжения представляют собой массивные и объемные детали.

Кроме того, при поступательном перемещении защитного элемента соединения уплотняющие элементы повреждаются вследствие царапания о корпус мотора.

Существует потребность в устранении по меньшей мере некоторых из ранее упомянутых недостатков, в частности, путем устранения люков, закрывающих порты доступа или соединения. В настоящем изобретении предлагается мотор-компрессорный агрегат, содержащий:

- компрессорную установку, размещенную в корпусе компрессора; и

- мотор, размещенный в корпусе мотора,

причем компрессорная установка закреплена в корпусе компрессора с помощью по меньшей мере одного первого крепежного устройства,

корпус компрессора скреплен с корпусом мотора с помощью вторых крепежных устройств (7), так что корпус мотора и корпус компрессора образуют корпус, герметичный для сжимаемого газа, и

компрессорная установка прикреплена к корпусу мотора с помощью по меньшей мере одного третьего крепежного устройства и имеет по меньшей мере один проем, размер которого позволяет соединять ротор мотора и ротор компрессора через указанный по меньшей мере один проем.

Предпочтительно, по меньшей мере одно третье крепежное устройство представляет собой по меньшей мере одно съемное крепежное устройство.

Предпочтительно, по меньшей мере одно первое съемное крепежное устройство представляет собой по меньшей мере одно съемное крепежное устройство.

В соответствии с другим аспектом предложен способ сборки мотор-компрессорного агрегата, в котором:

- прикрепляют компрессорную установку к корпусу мотора с помощью по меньшей мере одного третьего крепежного устройства;

- соединяют ротор мотора и ротор компрессорной установки через по меньшей мере один проем (13) в компрессорной установке;

- вставляют компрессорную установку, прикрепленную к корпусу мотора, в корпус компрессора и закрепляют в корпусе компрессора с помощью по меньшей мере одного первого крепежного устройства; и

скрепляют корпус компрессора и корпус мотора друг с другом с помощью вторых крепежных устройств, так что корпус мотора и корпус компрессора образуют корпус, герметичный для сжимаемого газа.

Соединительное устройство может быть соединено с одним из ротора мотора и ротора компрессора, причем этап соединения включает соединение соединительного устройства с другим ротором.

Компрессорная установка и корпус мотора могут быть скреплены друг с другом с помощью по меньшей мере одного съемного крепежного устройства.

Компрессорная установка может быть дополнительно закреплена в корпусе компрессора с помощью по меньшей мере одного съемного крепежного устройства.

Способ может дополнительно включать выполнение по меньшей мере одного электрического или механического соединения через по меньшей мере один проем.

Другие преимущества и признаки изобретения станут понятными при изучении подробного описания вариантов осуществления, которые не являются ограничивающими, и прилагаемых чертежей, причем:

на Фиг. 1 представлен вариант осуществления мотор-компрессорного агрегата;

на Фиг. 2 представлен мотор-компрессорный агрегат без корпуса компрессора;

на Фиг. 3 представлен вид компрессорной установки;

на Фиг. 4 показано продольное поперечное сечение мотор-компрессорного агрегата; и

на Фиг. 5 представлен иллюстративный способ сборки мотор-компрессорного агрегата.

Варианты осуществления, описанные в настоящем документе, относятся к скреплению блока компрессорной установки и корпуса мотора таким образом, чтобы выполнять соединение ротора мотора и ротора компрессорной установки перед вставкой блока компрессорной установки в корпус компрессора, причем корпус компрессора с блоком компрессорной установки и корпус мотора образуют мотор-компрессор.

Порты и люки доступа, обычно применяемые для соединения ротора мотора и ротора компрессорной установки, исключены, что позволяет снизить массу мотор-компрессорного агрегата, улучшить герметизацию корпуса мотор-компрессора и предотвратить уменьшение объема внутри корпуса.

Кроме того, использование съемных крепежных устройств для прикрепления компрессорной установки к корпусу компрессора и прикрепления корпуса мотора к корпусу компрессора позволяет легко извлекать компрессорную установку из корпуса для сжатия.

Кроме того, использование съемных крепежных устройств для прикрепления компрессорной установки к корпусу мотора позволяет легко отсоединять компрессорную установку от корпуса мотора, когда компрессорная установка находится не в корпусе компрессора.

На Фиг. 1 представлен вариант осуществления мотор-компрессорного агрегата 1, содержащего корпус 2 компрессора, корпус 3 мотора и имеющего центральную ось А, совпадающую с осью вращения мотор-компрессорного агрегата.

Корпусы 2 и 3 являются цилиндрическими.

В другом варианте осуществления корпусы 2 и 3 могут иметь другую форму, например квадратную.

Корпус 2 компрессора может включать в себя первый 4 фланец и второй 5 фланец, которые выполнены с возможностью соединения со средством обработки газа (не показано).

В качестве примера на Фиг. 1 показано, что первый фланец 4 соединен с газовпускной трубой, а второй фланец 5 соединен с газовыпускной трубой.

По газовпускной трубе подают газ, сжимаемый мотор-компрессорным агрегатом 1.

Фланцы 4 и 5 расположены перпендикулярно центральной оси А.

В другом варианте осуществления корпус 2 компрессора может иметь более двух фланцев, например корпус 2 компрессора может иметь один входной фланец и два выходных фланца. В корпусе 2 компрессора установлена компрессорная установка 6.

Компрессорная установка 6 может быть закреплена в корпусе 2 компрессора с помощью по меньшей мере одного первого съемного крепежного устройства 40, например винтовых или резьбовых узлов, так что компрессорную установку 6 можно легко отсоединять от корпуса 2 компрессора.

В другом варианте осуществления компрессорную установку 6 закрепляют в корпусе 2 компрессора без использования съемного крепежного устройства. Например, два корпуса могут быть сварены друг с другом.

С помощью вторых крепежных устройств 7 корпус 2 компрессора скрепляют с корпусом 3 мотора.

Вторые крепежные устройства 7 представляют собой, например, съемные крепежные устройства, содержащие винты 8, вкручиваемые в резьбы 9, образованные в корпусе 2 компрессора.

Корпус мотора и корпус компрессора образуют корпус, герметичный для сжимаемого газа.

На Фиг. 2 представлен мотор-компрессорный агрегат 1 со снятым корпусом 2 компрессора.

Компрессорная установка 6 дополнительно содержит впускное отверстие 10 компрессорной установки и выпускное отверстие 11 компрессорной установки, соответственно взаимодействующие с первым фланцем 4 и вторым фланцем 5 так, что газ проходит через компрессорную установку 6.

С помощью третьих крепежных устройств 12 корпус 3 мотора скрепляют с компрессорной установкой 6.

Третьи крепежные устройства 12 представляют собой съемные крепежные устройства, содержащие, например, винтовые и резьбовые узлы.

В другом варианте осуществления третьи крепежные устройства 12 не содержат съемное крепежное средство. Например, корпус 3 мотора и компрессорную установку 6 сваривают друг с другом.

Компрессорная установка дополнительно содержит отверстия 13, размеры которых позволяют выполнять соединение ротора 14 мотора в корпусе 3 мотора и ротора 15 компрессора компрессорной установки 6 через проемы 13.

Соединительное устройство 16 соединяет роторы 14 и 15 друге другом.

Соединительное устройство 16 может представлять собой гибкое соединительное устройство для разъединения двух роторов 14 и 15.

Проемы 13 дополнительно используют для выполнения электрических или механических соединений через проемы 11, например соединений проводов 17, 18 и 19 со схемой 20 управления (показанной на Фиг. 4).

На Фиг. 3 представлен вид компрессорной установки 6 в соответствии с направлением III-III, показанным на Фиг. 2.

Компрессорная установка 6 содержит три проема 13, расположенные через одинаковые промежутки на наружной периферии компрессорной установки 6.

В соответствии с другим вариантом осуществления компрессорная установка 6 содержит по меньшей мере один проем или более проемов, неравномерно расположенных на наружной периферии компрессорной установки 6, причем проемы имеют одинаковую форму или разные формы.

На Фиг. 4 представлено продольное сечение мотор-компрессорного агрегата 1.

Корпус 3 мотора содержит мотор 21, содержащий ротор 14.

Мотор 21 может представлять собой электрический мотор, такой как мотор с постоянными магнитами, имеющий постоянные магниты, установленные на роторе и статоре. В альтернативном варианте осуществления могут быть использованы электрические моторы других типов, такие как, например, синхронные, индукционные, щеточные моторы постоянного тока.

Провод 18 соединяет мотор 21 со схемой 20 управления.

Ротор 14 мотора содержит вал 14а мотора, поддерживаемый с возможностью вращения в корпусе 3 мотора двумя подшипниками 22, 23.

Компрессорная установка 6 содержит одну секцию сжатия, содержащую четыре компрессорных колеса 24, 25, 26, 27, установленных на валу 15а компрессора, причем компрессорные колеса и вал 15а компрессора образуют ротор 15.

Вал 15а компрессора поддерживается с возможностью вращения в компрессорной установке 6 двумя подшипниками 28, 29.

Подшипники 22, 23, 28 и 29 представляют собой активные магнитные подшипники, причем подшипники 22 и 23 соединены со схемой 20 управления с помощью провода 19, а подшипники 28 и 29 соединены со схемой 20 управления с помощью провода 17.

Схема 20 управления выполнена с возможностью управления подшипниками 22, 23, 28 и 29 и мотором 21. Схема 20 управления содержит, например, микропроцессор.

В альтернативном варианте осуществления подшипники 22, 23, 28 и 29 могут представлять собой гидродинамические подшипники.

В другом варианте осуществления компрессорная установка 6 может содержать более одной секции сжатия, причем каждая секция содержит по меньшей мере одно компрессорное колесо.

Еще в одном варианте осуществления корпус 3 мотора и компрессорная установка 6 содержат более или менее двух подшипников.

Далее со ссылкой на Фиг. 1, 2, 3 и 4 описан полный рабочий цикл компрессора.

В варианте осуществления работы мотор-компрессорного агрегата 1 мотор 21 вращает ротор 14 мотора и таким образом приводит в движение вал 15а компрессора. Сжимаемый технологический газ вводят через первый фланец 4, обеспеченный в корпусе 2 компрессора. Затем мотор-компрессорный агрегат 1 сжимает технологический газ с помощью компрессорных колес 24, 25, 26, 27 с получением таким образом сжатого технологического газа. Затем сжатый технологический газ выходит из мотор-компрессорного агрегата 1 через второй фланец 5, обеспеченный в корпусе 2 компрессора.

На Фиг. 5 представлен пример способа сборки мотор-компрессорного агрегата 1.

Предполагается, что первый конец соединительного устройства 16 соединен с валом 14а мотора и что один конец проводов 18, 17 и 19 соединен с мотором 21, подшипниками 22 и 23 и подшипниками 28 и 29.

На этапе 30 корпус 3 мотора и компрессорную установку 6 скрепляют друг с другом с помощью третьих крепежных устройств 12.

Затем на этапе 31 ротор 14 мотора и ротор 15 компрессора соединяют друг с другом. Второй конец соединительного устройства 16 соединяют с валом 15а компрессора, причем центральная ось осей 14 и 15 выровнена с центральной осью А мотор-компрессорного агрегата 1.

Соединение выполняют через проемы 13.

Свободный конец проводов 17, 18 и 19 дополнительно соединяют со схемой 20 управления. Соединение проводов 17, 18 и 19 выполняют через проемы 13.

Через проемы могут быть выполнены и другие электрические соединения, например соединения датчиков со схемой 20 управления. Механические соединения могут также быть выполнены через проемы 13 на этапе 32.

Затем на этапе 32 установку 6 сжатия, прикрепленную к корпусу 3 мотора, вставляют в корпус 2 компрессора и закрепляют в корпусе 2 компрессора с помощью первого крепежного устройства 40.

Затем корпус 2 компрессора и корпус 3 мотора скрепляют друг с другом с помощью вторых крепежных устройств 7 (этап 33).

Прикрепление компрессорной установки 6 к корпусу 3 мотора и обеспечение в компрессорной установке 6 по меньшей мере одного проема 13 позволяет соединять ротор 14 мотора с ротором 15 компрессора и выполнять электрические или механические соединения без использования портов и люков доступа.

Исключение портов и люков доступа позволяет снизить массу мотор-компрессора 1 и улучшить герметизацию корпуса мотор-компрессора.

Кроме того, объем внутри корпуса не уменьшается и на корпусе не требуется образовывать плоскую поверхность.

Он прекрасно подходит для мотор-компрессора с небольшим наружным диаметром.

Кроме того, применение первого 40 и второго 7 съемных крепежных устройств позволяет легко извлекать компрессорную установку 6 из корпуса 2 для сжатия, например, для выполнения операций по техническому обслуживанию, без демонтажа первого и второго фланцев 4, 5, расположенных перпендикулярно центральной оси А мотор-компрессора 1.

Кроме того, использование третьих съемных крепежных устройств 12 позволяет легко разъединять компрессорную установку 6 и корпус 3 мотора, когда компрессорная установка 6 находится не в корпусе 4 компрессора, для упрощения выполнения операций по техническому обслуживанию.

Различные обладающие признаками изобретения аспекты изобретения изложены в нижеследующих пунктах, которые можно комбинировать любым подходящим способом, если не указано иное.

A. Компрессорная установка (6) для мотор-компрессорного агрегата (1), причем компрессорная установка включает в себя по меньшей мере одно крепежное устройство (12), выполненное с возможностью прикрепления компрессорной установки к корпусу (3) мотора мотор-компрессорного агрегата, и также включает в себя по меньшей мере один проем (13), размер которого позволяет соединять ротор (14) мотора и ротор (15) компрессора через указанный по меньшей мере один проем.

B. Мотор-компрессорный агрегат (1), содержащий:

- компрессорную установку (6) по п. А; и

- корпус (3) мотора, причем с помощью по меньшей мере одного крепежного устройства (12) компрессорную установку скрепляют с корпусом мотора.

C. Мотор-компрессорный агрегат по п. В, в котором по меньшей мере одно крепежное устройство (12) представляет собой по меньшей мере одно съемное крепежное устройство.

D. Мотор-компрессорный агрегат по п. В или С, дополнительно содержащий корпус (2) компрессора, причем компрессорную установку (6) устанавливают в корпусе компрессора, прикрепленном к корпусу мотора, при этом корпус мотора и корпус компрессора образуют корпус, герметичный для сжимаемого газа.

E. Мотор-компрессорный агрегат по п. D, в котором компрессорную установку (6) закрепляют в корпусе (2) компрессора с помощью по меньшей мере одного съемного крепежного устройства (40).

F. Способ сборки мотор-компрессорного агрегата (1), причем способ включает:

- прикрепление компрессорной установки (6) к корпусу (3) мотора; и

- соединение ротора (14) мотора и ротора (15) компрессорной установки через по меньшей мере один проем (13) в компрессорной установке.

G. Способ по п. F, в котором соединительное устройство (16) соединяют с одним из ротора (14) мотора и ротора (15) компрессора, причем этап соединения включает соединение соединительного устройства с другим ротором.

H. Способ по п. F или G, дополнительно включающий:

- вставку компрессорной установки (6) в корпус (2) компрессора; и

- закрепление компрессорной установки в корпусе компрессора, причем корпус (3) мотора и корпус компрессора образуют корпус, герметичный для сжимаемого газа.

I. Способ по любому из пп. F, G или Н, в котором компрессорную установку (6) и корпус (3) мотора прикрепляют друг к другу с помощью по меньшей мере одного съемного крепежного устройства (12).

J. Способ по любому из пп. F, G, Н или I, в котором компрессорную установку (6) закрепляют в корпусе (2) компрессора с помощью по меньшей мере одного съемного крепежного устройства (40).

K. Способ по любому из пп. F, G, Н, I или J, дополнительно включающий выполнение по меньшей мере одного электрического или механического соединения через по меньшей мере один проем (13).

Изобретение относится к мотор-компрессорным агрегатам и, в частности, к соединению компрессорной установки и корпуса мотора интегрированного рядного компрессора. Компрессорная установка (6) для мотор-компрессорного агрегата (1) включает в себя по меньшей мере одно крепежное устройство (12), выполненное с возможностью прикрепления компрессорной установки к корпусу (3) мотора мотор-компрессорного агрегата, а также включает в себя по меньшей мере один проем (13), размер которого позволяет соединять ротор (14) мотора и ротор (15) компрессора через указанный по меньшей мере один проем. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Мотор-компрессорный агрегат (1), содержащий:

- компрессорную установку (6), размещенную в корпусе (2) компрессора; и

- мотор, размещенный в корпусе (3) мотора,

причем компрессорная установка (6) закреплена в корпусе (2) компрессора с помощью по меньшей мере одного первого крепежного устройства (40),

корпус (2) компрессора скреплен с корпусом (3) мотора с помощью вторых крепежных устройств (7), так что корпус мотора и корпус компрессора образуют корпус, герметичный для сжимаемого газа, и

компрессорная установка (6) прикреплена к корпусу (3) мотора с помощью по меньшей мере одного третьего крепежного устройства (12) и имеет по меньшей мере один проем (13), размер которого позволяет соединять ротор (14) мотора и ротор (15) компрессора через указанный по меньшей мере один проем.

2. Мотор-компрессорный агрегат по п. 1, в котором по меньшей мере одно третье крепежное устройство (12) представляет собой по меньшей мере одно съемное крепежное устройство.

3. Мотор-компрессорный агрегат по п. 1, в котором по меньшей мере одно первое крепежное устройство (40) представляет собой по меньшей мере одно съемное крепежное устройство (40).

4. Способ сборки мотор-компрессорного агрегата (1), в котором:

- прикрепляют компрессорную установку (6) к корпусу (3) мотора с помощью по меньшей мере одного третьего крепежного устройства (12);

- соединяют ротор (14) мотора и ротор (15) компрессорной установки через по меньшей мере один проем (13) в компрессорной установке;

- вставляют компрессорную установку (6), прикрепленную к корпусу (3) мотора, в корпус (2) компрессора и закрепляют в корпусе (2) компрессора с помощью по меньшей мере одного первого крепежного устройства (40); и

скрепляют корпус (2) компрессора и корпус (3) мотора друг с другом с помощью вторых крепежных устройств (7), так что корпус (3) мотора и корпус (2) компрессора образуют корпус, герметичный для сжимаемого газа.

5. Способ по п. 4, в котором с одним из ротора (14) мотора и ротора (15) компрессора соединено соединительное устройство (16), и этап соединения роторов предусматривает соединение соединительного устройства с другим ротором.

6. Способ по п. 4 или 5, в котором компрессорную установку (6) и корпус (3) мотора прикрепляют друг к другу с помощью по меньшей мере одного съемного третьего крепежного устройства (12).

7. Способ по любому из пп. 4-6, в котором компрессорную установку (6) закрепляют в корпусе (2) компрессора с помощью по меньшей мере одного съемного первого крепежного устройства (40).

8. Способ по любому из пп. 4-7, дополнительно включающий выполнение по меньшей мере одного электрического или механического соединения через по меньшей мере один проем (13).