Установка для перекачивания пылегазовой смеси Советский патент 1992 года по МПК F04C18/00 

(Л

с.

Использование: перекачивание пылега- зовой смеси с большим содержанием пыли и твердых частиц. Сущность изобретения: установка снабжается гомогенизаторами, выравнивающими плотность потока по высоте поперечных сечений всасывающего и нагнетательного патрубков роторного компрессора. Компрессор размещен в герметичном кожухе, полость которого сообщена через фильтрующий материал с нагнетательным патрубком.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, может быть использовано в пневмотранспортных установках преимущественно для циркуляции пылегазовой смеси в замкнутых контурах, работающих под высоким давлением (до ЮМПа).

Установка для перекачивания пылегазовой смеси, основным узлом которых являются роторные компрессоры, применяются для циркуляции пылегазовой смеси с высокой массовой концентрацией твердых частиц (не менее 5%) в замкнутых пневмотранспортных установках.

Известна установка для перекачивания пылегазовой смеси, содержащая двухротор- ный компрессор с внешним сжатием, два ротора которого заключены в корпус с всасывающими и нагнетательными окнами, и привод, включающий двигатель, подшипниковые узлы и узлы уплотнения 1.

Перекачивание пылегазовой смеси данной установкой осуществляется механическим перемещением двухфазного потока роторами со стороны всасывания на сторону нагнетания, где дав«ёШё газ а м гн бв ённо повышается до давления нагнетания после соединения очередной порции смеси с ранее поданной. Поскольку перекачивание пылегазовой смеси при этом происходит неравномерно - порциями, то одним из основных требований, обеспечивающим эффективную работу установки, является уменьшение пульсаций давления газа в трубопроводах и обеспечение равномерного момента вращательного движения роторов

Недостатком известной установки для перекачивания пылегазовой смеси является неравномерное вращательное движение роторов. На входе в компрессор двухфазный поток имеет массовую концентрацию твердых частиц более высокую в нижней

VI ел

асти сечения входного патрубка, что приодит к периодическому подтормаживанию ращательного движения роторов во время еремещения нижним ротором порции пы- егазовой смеси. Кроме того, под действием начительного перепада давления на уплот- ительных узлах подшипниковых опор рооров происходит проникновение частиц вердой фазы в подшипники опор, что также приводит к возникновению нерегулярных ормозящих усилий при вращении роторов.

Наиболее близким техническим решением к предложенному, выбранным в качестве прототипа, является установка для перекачивания пылегазовой смеси, содержащая кожух со всасывающим и нагнетательным патрубками, размещенные в нем корпус роторного компрессора, электродвигатель и шестеренный механизм синхронизации роторов, при этом впускное и выпускное окна корпуса компрессора выполнены профилированными с наклонными отсечными гранями (2).

Недостатком известной установки для перекачивания пылегазовой смеси является низкая эффективность работы на двухфаз- мых средах, обусловленная неравномерным с вращательным моментом роторов. Неравномерное вращательное движение роторов возникает при их подтормаживании как за счет различия плотностей порций потока пылегазовой смеси, захватываемых нижним и верхним роторами, так и за счет забивания подшипниковых опор твердыми частицами. Выполнение в корпусе компрессора впускного и выпускного окон профили- рованными с наклонными отсечными гранями позволяет за счет более постоянного и равномерного отсекания порций перекачиваемой смеси уменьшить амплитуды пульсаций давления газа в трубопроводах, но не устраняет причины торможения роторов.

Целью изобретения является повышение эффективности работы установки на двухфазных средах путем стабилизации вращательного момента роторов.

Указанная цель достигается тем, что установка для перекачивания пылегазовой смеси, содержащая кожух со всасывающим и нагнетательным патрубками, размещенные в нем корпус роторного компрессора. электродвигатель и шестеренный механизм синхронизации роторов, при этом в корпусе напротив друг друга выполнены профилированные впускное и выпускное окна с наклонными отсечными гранями, снабжена двумя гомогенизаторами, сообщающими всасывающий и нагнетательный патрубки соответственно с впускным и выпускным окнами корпуса. Кроме того, окна корпуса роторного компрессора выполнены в форме трапеций, большие основания которых расположены по разные стороны продольной оси корпуса, при этом большее основание трапеции впускного окна размещено над осью, а сумма длин боковых граней каждой трапеции равна сумме длин ее основания.

0 Указанная цель достигается также тем, что каждый гомогенизатор выполнен в виде патрубка с плавно изменяющейся по длине формой поперечного сечения от трапецеидальной со стороны окна до формы трубопо5 вода кожуха и имеющего постоянную площадь продольного сечения, при этом поверхность нагнетательного патрубка частично выполнена из фильтрующего материала.

0 На фиг.1 изображена установка для перекачивания пылегазовой смеси: на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1.

Установка содержит герметичный кожух 1 со всасывающим 2 и нагнетательным

5 3 патрубками. В кожухе 1 размещены корпус 4 роторного компрессора, привод роторного компрессора - электродвигатель 5 и шестеренный механизм б синхронизации вращения роторов 7 компрессора, которые

0 установлены в корпусе 4 на подшипниковых опорах 8, отделенных от двухфазного потока уплотнительными узлами 9. Всасывающий 2 и нагнетательный 3 патрубки кожуха 1 установки сообщены соответственно с

5 впускным 10 и выпускным 11 окнами корпуса 4 гомогенизаторами 12 и 13 Впускное 10 и выпускное 11 окна корпуса 4 выполнены профилированными в форме трапеций с наклонными осями симметрии, при этом боль0 шее основание трапеции впускного окна 10 размещено над продольной осью корпуса 4. а большее основание трапеции выпускного окна 11 размещено под продольной осью корпуса 4. Кроме того, сумма длин боковых

5 граней каждой трапеции равна сумме длин ее оснований.

Гомогенизаторы 12 выполнены в виде патрубков с плавно изменяющейся подлине формой поперечного сечения от трапецеи0 дальней со стороны окон корпуса 4 компрессора до формы трубопровода патрубков кожуха 1 и имеют постоянную площадь переходного сечения. Часть поверхности гомогенизатора 13. соединяющего выпускное

5 окно 11 корпуса компрессора с нагнетательным патрубком 3 кожуха 1 установки, выполнена в виде вставок 14 из фильтрующего материала.

Для обеспечения смазки шестеренного механизма б на корпус 4 установлена крышка 15 с фильтром 16. Для охлаждения электродвигатель 5 и корпус 4 роторного компрессора снабжены жидкостными теплообменниками 17 и 18.

Установка работает следующим образом.

Пылегазовая смесь поступает из подводящего трубопровода во всасывающий патрубок 2 и далее в гомогенизатор 12, при этом вследствие влияния сил тяжести наибольшая концентрация твердых частиц имеет место в нижней части потока смеси. Так как трапецеидальное впускное окно 10 корпуса 4 компрессора имеет меньшее основание ниже продольной оси корпуса 4, а гомогенизатор 12 имеет постоянную площадь проходного сечения, то по ходу движения потока пылегазовой смеси вследствие сужения проходного сечения в нижней части гомогенизатора 12 происходит ускорение потока и отбрасывание твердых частиц вверх, что приводит к выравниванию концентрации твердых частиц в проходном сечении гомогенизатора 12. К впускному окну 10 корпуса 4 пылегазовая смесь поступает уже во взвешенном (квазигомогенном) состоянии.

Далее гомогенизированная пылегазовая смесь, попадая в полости роторного компрессора, ограниченные его корпусом 4 и верхним или нижним ротором 7, постепенно и равномерно отсекается наклонными отсечными гранями - основаниями трапеции впускного окна 10 и переносится роторами без внутреннего сжатия к выпускному окну 11; выдавливается в гомогенизатор 13, постепенно и равномерно отсекаясь при этом наклонными отсечными гранями оснований трапецеидального выпускного окна 11.

Массовые порции пылегазовой смеси, перемещаемые верхним и нижним роторами 7, выравниваются благодаря тому, что поскольку большее основание трапеции впускного окна 10 расположено выше продольной оси корпуса 4, то обьем порции смеси, захватываемый верхним ротором, больше объема потока, захватываемого нижним ротором. Кроме того, вследствие периодического перекрывания роторами 7 входа в полость корпуса 4 компрессора происходит периодическое подтормаживание потока и под действием сил тяжести смещение части твердых частиц к нижней части впускного окна 10, т.е. нижним ротором перемещается порция пылегазовой смеси меньшего объема, но с большей плотностью, чем пылегазовая смесь, перемещаемая верхним ротором.

На выходе из компрессора в выпускном трапецеидальном окне 11 за счет расположения большего его основания ниже продольной оси корпуса 4 также происходит 5 выравнивание концентрации твердой фазы, так как нижний ротор подает более плотный поток смеси в больший объем по сравнению с объемом, в который подает поток верхний ротор. Кроме того, такое соотношение про0 ходных сечений способствует-уменьшению гидравлического сопротивления при выдавливании более плотной порции смеси нижним ротором, т.е. способствует выравниванию нагрузок на роторы.

5В выходном гомогенизаторе 13 за счет

сохранения постоянной площади проходного сечения при плавном его изменении от трапецеидальной до формы трубопровода кожуха происходит перемешивание порций

0 смеси, подаваемых роторами, и перемещение гомогенизироёэнного потока к нагнетательному патрубку 3 установки. Равное отношение сумм длин боковых гран-ей и сумм длин оснований трапеций окон 10 и 11

5 корпуса 4 компрессора обеспечивает оптимальное соотношение между степенью гомогенизации потока смеси и значением гидравлического сопротивления движению смеси в гомогенизаторах.о

0За счет каждой дополнительной порции

пылегазовой смеси давление в гомогенизаторе 13 и на выходе из нагнетательного патрубка 3 повышается до определенной величины. По мере повышения давления в

5 гомогенизаторе 13 повышается давление также в полости кожуха 1 установки, куда газ поступает через вставки 14 из фильтрующего материала, и, следовательно, повышается давление вблизи подшипниковых

0 опор 8 с уплотнительными узлами 9. Так как величина этого давления выше давления, действующего на уплотнительные узлы 9 с противоположной стороны - полости корпуса 4 компрессора, то практически полно5 стью устраняется попадание частиц твердой фазы в подшипниковые опоры 8 роторов 7 компрессора.

Таким образом, путем выравнивания нагрузок, действующих на верхний и ниж0 ний роторы установки, а также за счет повышения эффективности защиты подшипниковых опор роторов от попадания частиц твердой фазы обеспечивается стабилизация вращательного момента роторов,

5 т.е. повышается эффективность работы установки на двухфазных средах.

Формула изобретения 1. Установка для перекачивания пылегазовой смеси, содержащая кожух со всасывающим и нагнетательным патрубками,

размещенные в нем корпус роторного компрессора, электродвигатель и шестеренный механизм синхронизации роторов, при этом в корпусе друг напротив друга выполнен профилированные впускное и выпускное окна с наклонными отсечными гранями, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы на двухфазных средах путем стабилизации вращательного момента роторов, установка снабжена двумя гомогенизаторами, сообщающими всасывающий и нагнетательный патрубки соответственное впускными выпускным окнами корпуса, Последние выполнены в форме трапеций, большие основания которых

... ., л,/,7 .„ ,, ,,,

, V

фиг.1

0

5

расположены по разные стороны продольной оси корпуса, при этом большее основание трапеции вылускного окна размещено над осью, а сумма длин боковых граней каждой трапеции равна сумме длин ее оснований.

13

14

А - А

12 2