Центробежный многоступенчатый компрессор Советский патент 1992 года по МПК F04D17/08 

Фиё.1

Изобретение относится к компрессоро- строению и касается конструкции центробежных многоступенчатых компрессоров.

Известен центробежный многоступенчатый компрессор, содержащий корпус, расположенные в нем последовательно рабочие ступени и установленный на валу раз- грузочный поршень, образующий с корпусной деталью зазор и обращенный одним торцом к полости высокого давления, а другим к полости низкого давления, сообщенной с полостью всасывания 1.

Недостатком такого компрессора является невысокий КПД, обусловленный сжатием относительно большого количества горячего газа, перет ёкающёго через зазор на всасывание компрессора.

Известен также центробежный многоступенчатый компреЬсор. сод ёр кащйй корпус расположенные в нем последовательно рабочие ступени и установленный на валу разгрузочный поршень, образующий с корпусной деталью зазор и обращенный одним торцом к полости высокого давления, а другим к полости низкого давления, сообщенной с полостью всасывания {2. Здесь торец поршня, обращенный к полости высокого давления, снабжен лопатками и покрывным диском, образующими центробежное колесо, что создает гидравлическое сопротивление осевому потоку утечек через зазор.

Однако КПД такого компрессора также недостаточно высокий, т.к. центробежное колесо, установленное на торце разгрузочного поршня, потребляет дополнительную энергию.

Целью изобретения является повышение КПД центробежного компрессора путем уменьшения затрат энергии на вторичное сжатие рабочей среды, перетекающей через уплотняющий зазор между разгрузочным поршйем и корпусной деталью. i.

Указанная цель flocTnraefda тем, что в- центробежном многоступенчатом компрессоре, содержащей корпус, распложенные в нем последовательно рабочие ступени и установленный на валу разгрузочный поршень, образующий с корпусной деталью зазор и обращенный одним торцом к полости высокого давления, а другим к полости низкого давления, сообщенной с полостью вса- сывания, разгрузочный поршень имеет выемку, образующую с корпусной деталью кольцевую камеру, разделяющую зазор на два участка различной длины, определяемой неравенством

О)

1

,

12

где Li - длина участка зазора со стороны полости высокого давления;

L.2 - длина участка зазора со стороны полости низкого давления,

и сообщающую участок зазора со стороны полости высокого давления с одной из промежуточных рабочих ступеней.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый центробежный компрессор отличается тем, что разгрузочный поршень имеет выемку, образующую ст орпусной деталью кольцевую камеру, разделяющую зазор на два участка различной длины, определяемой неравенством (1). и сообщающую участок зазора со стороны полости высокого давления с одной из промежуточных рабочих ступеней.

Таким образом заявляемый центробежный компрессор соответствует критерию

изобретения новизна.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию существенные отличия, т.к. отличительные от прототипа признаки ранее не использовались совместно в составе совокупностей признаков других технических решений с той же целью с достижением того результата.

На фиг, 1 изображен центробежный многоступенчатый компрессор, продольный разрез; на фиг. 2 - кривые зависимостей коэффициентов затрат мощности

., ДМГ А м

KN д м гДе Д NI - мощность, затрачиваемая на вторичное сжатие газа, перетекающего через уплотняющий зазор между разгрузочным поршнем и корпусной деталью в компрессоре традиционного, классического исполнения; - мощность, затрачиваемая на вторичное сжатие газа,

перетекающего через уплотняющий зазор между разгрузочным поршнем и корпусной деталью в компрессоре предлагаемой конструкции при различных соотношениях длин участков зазора, в зависимости от давления в промежуточной ступени, выражен- ного через степень п соотношения

Рпр Рве VTlT;

где РПр - давление в промежуточной ступени, с которой сообщен участок зазора со

стороны полости высокого давления;

Рве - давление всасывания компрессора;

степень повышения давления в компрессоре.

Центробежный многоступенчатый компрессор содержит корпус 1, расположенные в нем последовательно рабочие ступени 2 и установленный на валу 3 разгрузочный поршень 4, образующий с корпусной деталью 5

зазор 6 и обращенный одним торцом к полости 7 высокого давления, а другим к полости 8 низкого давления, сообщенной линией 9 с полостью 10 всасывания. Разгрузочный поршень 4 имеет выемку 11, образующую с корпусной деталью 5 кольцевую камеру 12, разделяющую зазор 6 на два участка различной длины, определяемой неравенством

1 4. l2

где L/ - длина участка зазора б со стороны полости 7 высокого давления;

L.2 - длина участка зазора б со стороны полости 8 низкого давления, и сообщающую участок зазора б со стороны полости 7 высокого давления с одной из промежуточных рабочих ступеней 2 каналом 13

Центробежный многоступенчатый компрессор работает следующим образом

При вращении вала 3 рабочий газ через полость 10 всасывания поступает к рабочим ступеням 2, где происходит его сжатие. При этом на торцы разгрузочного поршня 4 действует перепад давления который умень- шает осевую нагрузку на упорный подшипник (не показан) компрессора Ввиду разности давлений в полости 7, кольцевой камере 12 и полости 8 некоторое количество газа перетекает через уплотня- ющий зазор 6, причем газ, перетекающий через участок зазора длиной Li, попадает в кольцевую камеру 12, из которой часть его поступает по каналу 13 в одну из промежуточных рабочих ступеней 2, а оставшаяся часть газа через участок зазора длиной поступает в полость 8 низкого давления, откуда по линии 9 направляется в полость 10 всасывания.

Выбор соотношений длин Li и L.2 участ- ков зазора б а также промежуточной рабочей ступени 2, с которой будет сообщена кольцевая камера 12, определяет количество перетекающего через уплотняющий зазор 6 газа и работу которая будет затрачена на его вторичное сжатие в компрессоре.

Вышеприведенное неравенство (1) длин участков уплотняющего зазора 6 является оптимальным, т к. при этом обеспечи- вается снижение потерь мощности на сжатие перетекающего через зазор 6 газа независимо от того, с какой промежуточной рабочей ступенью 2 сообщена кольцевая камера 12. Максимальному снижению потерь мощности отвечает выбор промежуточной ступени исходя из соотношения. ,

j,- ,,-

Рве VJTk 5SPnp PBc WZ.

5

0

5

0

5 0 5

0 5

0 5

где Рве - давление всасывания компрессора;

Рпр - давление в промежуточной ступени, с которой сообщен участок зазора 6 со стороны полости 7 высокого давления;

як - степень повышения давления в компрессоре.

На фиг. 2 кривые отражают зависимости соотношений затрат мощности на сжатие перетекающего через уплотняющий зазор б газа при обычном и предлагаемом вариантах исполнения центробежного компрессора.- .

Снижение по терь мощности на вторичное сжатие гтеретёк а ющего через зазор 6 газа для компрессора, имеющего степень повышения давления и газ с коэффициентом адиабаты 1.4, составляет до 38- 42% Для других компрессоров с другими газами и степенями повышения давления зависимости сохраняются, причем чем больше коэффициент адиабаты и степень повышения давления, тем больше снижение потерь мощности. Таким образом такое выполнение компрессора снижает затраты мощности на вторичное сжатие газа, перетекающего через уплотняющий зазор между разгрузочным поршнем и корпусной деталью за счет отбора части газа в одну из промежуточных рабочих ступеней и оптимального его перераспределения между последней и полостью всасывания, что повышает КПД компрессора.

Формула изобретения

Центробежный многоступенчатый компрессор, содержащий корпус, расположенные в нем последовательно рабочие ступени и установленный на вал разгрузоч- ный поршень, образующий с корпусной деталью зазор и обращенный одним торцом к полости высокого давления, а другим - к полости низкого давления, сообщенной с областью всасывания, отличающийся тем, что с целью повышения КПД, разгрузочный поршень имеет выемку, образующую с корпусной деталью кольцевую камеру, разделяющую зазор на два участка различной длины, определяемой неравенством 1 -г- 4, где Li и L2 - длины участка

зазора со стЬроны полости высокого и низкого Давлений, соответственно, и сообщающую участок зазора со стороны полости высокого давления с одной из промежуточных рабочих ступеней

K-t

Использование: в компрессорострое- нии. Сущность изобретения: разгрузочный поршень 4 многоступенчатого центробежного компрессора установлен на валу 3, образует с корпусной деталью 5 зазор 6, обращен одним торцом к полости 7 высокого давления, а другим - k пояости 8 низкого давления, сообщенной с полостью УОСЬ ва- ния, и имеет выемку 11, образующую с корпусной деталью 5 кольцевую камеру 12. разделяющую зазор 6 на два участка различной длины, определяемой неравенством 1 -г- 4, где Li - длина участка зазора со стороны полости высокого давления; L&- длина участка зазора со стороны полости низкого давления. 2 ил. сл с sj 00 о СП СЬ Сл Т 7 4 6 П П 6 58