Центробежный компрессор

Заявляемый центробежный компрессор относится к компрессоростроению, а именно к устройствам перепуска (байпасирования) газа из задуммисной полости на вход центробежного компрессора. Центробежный компрессор содержит наружный корпус с крышками, вал с рабочими колесами и думмисом, установленный во внутреннем корпусе, который состыкован (или выполнен за одно целое) со всасывающей камерой, к которой прикреплен входной направляющий аппарат, а также перепускной трубопровод, сообщающий задуммисную полость с входом компрессора, причем входной направляющий аппарат образует с крышкой компрессора и валом кольцевую камеру, соединенную зазорами ₁ и ₂ по наружному диаметру входного направляющего аппарата со всасывающей камерой, а по валу с входом во всасывающее отверстие первого рабочего колеса, соответственно. Перепускной трубопровод подведен к кольцевой камере, образованной входным направляющим аппаратом, крышкой компрессора и валом, на диаметре меньшем чем наружный диаметр входного направляющего аппарата, причем суммарная площадь зазоров ₁ и ₂, которыми эта камера соединена со всасывающей камерой и входом во всасывающее отверстие первого рабочего колеса, не менее площади проходного отверстия перепускного трубопровода. Зазор, соединяющий кольцевую камеру, образованную входным направляющим аппаратом и крышкой компрессора, со всасывающей камерой выполнен наклонным по направлению основного потока газа во всасывающей камере. Зазор по валу, соединяющий камеру с входом в первое рабочее колесо, выполнен наклонным по направлению основного потока газа на входе во всасывающее отверстие первого рабочего колеса. Такая конструкция центробежного компрессора позволяет снизить гидравлические потери в газовом потоке на входе в компрессор и повысить его коэффициент полезного действия в течение всего периода эксплуатации компрессора. 2 з.п.ф., 2 ил.

Заявляемая полезная модель относится к компрессоростроению, а именно к устройствам перепуска (байпасирования) газа из задуммисной полости на вход центробежного компрессора.

Известен центробежный компрессор (Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины. - М-Л: Машиностроение, 1964, с.219, фиг.6, 9), содержащий корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками. В корпусе установлен вал с закрепленными на нем рабочими колесами и думмисом. Задуммисная полость перепускным трубопроводом сообщается со всасывающим патрубком компрессора.

Известен также центробежный компрессор (Апанасенко А.И., Крившич Н.Г., Федоренко Н.Д. Монтаж, испытания и эксплуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении. - Л.: Недра, 1991. - 361 с. С.79. рис.34.), содержащий наружный корпус с крышками, вал с рабочими колесами и думмисом, установленный во внутреннем корпусе, который состыкован (или выполнен за одно целое) со всасывающей камерой, к которой прикреплен входной направляющий аппарат, а также перепускной трубопровод, сообщающий задуммисную полость с камерой всасывания, причем входной направляющий аппарат образует с крышкой компрессора и валом камеру, соединенную зазорами по наружному диаметру входного направляющего аппарата со всасывающей камерой, а по валу со входом во всасывающее отверстие первого рабочего колеса, соответственно.

Общим недостатком упомянутых выше известных конструкций является то, что в зоне расположения выходного отверстия перепускного трубопровода, через которое происходит перепуск сжатого газа из задуммисной полости, возникает возмущение (отклонение) основного потока газа. При взаимодействии двух потоков газов происходит перераспределение поля давлений с образованием неравномерности поля скоростей на входе в компрессор, что приводит к неравномерности газового потока на входе в первую ступень компрессора и, соответственно, приводит к потерям давления и снижению коэффициента полезного действия компрессора в целом.

Технической задачей заявляемого технического решения является устранение указанного недостатка путем улучшения условий перепуска потока газа из задуммисной полости на вход компрессора, чем исключается возмущение (отклонение) основного потока газа на входе в первое рабочее колесо, и, как следствие, повышение коэффициента полезного действия компрессора.

Технический результат достигается тем, что в центробежном компрессоре, содержащем наружный корпус с крышками, а также вал, с рабочими колесами и думмисом, установленный во внутреннем корпусе, который состыкован (или выполнен за одно целое) со всасывающей камерой, к которой прикреплен входной направляющий аппарат, образующий с крышкой компрессора и валом кольцевую камеру. Эта камера соединена перепускным трубопроводом с задуммисной полостью, а зазорами, по наружному диаметру входного направляющего аппарата, со всасывающей камерой, а по валу со входом во всасывающее отверстие первого рабочего колеса. Причем перепускной трубопровод, соединяющий задуммисную полость с кольцевой камерой, подведен на диаметре меньшем, чем наружный диаметр входного направляющего аппарата, а суммарная площадь зазоров, посредством которых эта камера соединена со всасывающей камерой и входом во всасывающее отверстие первого рабочего колеса, не менее площади проходного отверстия трубопровода. Кроме того зазор, между крышкой компрессора и входным направляющим аппаратом, а также зазор по валу соединяющий камеру со входом в первое рабочее колесо могут быть выполнены наклонными по направлению основного потока газа.

Таким образом, центробежный компрессор обладает следующими существенными отличительными признаками:

- перепускной трубопровод, соединяющий задуммисную полость с кольцевой камерой, образованной входным направляющим аппаратом, крышкой компрессора и валом;

- перепускной трубопровод, соединяющий задуммисную полость с кольцевой камерой, подведен на диаметре меньшем, чем наружный диаметр входного направляющего аппарата;

- суммарная площадь зазоров, посредством которых кольцевая камера соединена с всасывающей камерой и входом во всасывающее отверстие первого рабочего колеса, не менее площади проходного отверстия трубопровода;

- зазор, между крышкой компрессора и входным направляющим аппаратом, а также зазор, по валу соединяющий камеру с входом в первое рабочее колесо могут быть выполнены наклонными по направлению основного потока газа.

Перечисленные выше существенные отличительные признаки необходимы и достаточны для решения поставленной технической задачи, а именно, повышения надежности и экономичности центробежного компрессора:

- соединение перепускным трубопроводом задуммисной полости с кольцевой камерой, образованной входным направляющим аппаратом, крышкой компрессора и валом позволяет исключить возмущение (отклонение) основного потока газа;

- выполнение выходного отверстия перепускного трубопровода, соединяющего задуммисную полость с кольцевой камерой, на диаметре меньшем, чем наружный диаметр входного направляющего аппарата позволит исключить влияние сжатого газа поступающего из задуммисной полости на основной поток газа, проходящий через входной направляющий аппарат;

- выполнение зазоров, посредством которых кольцевая камера соединена со всасывающей камерой и входом во всасывающее отверстие первого рабочего колеса, таким образом, чтобы их суммарная площадь была не менее площади проходного отверстия перепускного трубопровода, позволит снизить их гидравлическое сопротивление;

- выполнение зазора, между крышкой компрессора и входным направляющим аппаратом, а также зазора, по валу соединяющего кольцевую камеру со входом в первое рабочее колесо, наклонными по направлению основного потока газа позволит практически полностью исключить влияние сжатого газа, поступающего из задуммисной полости, на основной поток газа.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез центробежного компрессора (с трубопроводом перепуска газа), а на фиг.2 - вид А фиг.1.

Центробежный компрессор содержит наружный корпус 1 (патрубки не показаны) с крышками 2 и 3, а также вал 4, с рабочими колесами 5 и думмисом 6, установленный во внутреннем корпусе 7. Внутренний корпус 7 состыкован (или выполнен за одно целое) со всасывающей камерой 8, к которой прикреплен входной направляющий аппарат 9, образующий с крышкой 2 компрессора распределительную камеру 10, соединенную с задуммисной полостью 11 перепускным трубопроводом 12. Камера 10 зазорами 1 и 2 сообщена по наружному диаметру D входного направляющего аппарата 9 со всасывающей камерой 8, а по валу 4 со входом во всасывающее отверстие первого рабочего колеса 5. Выход перепускного трубопровода 12 в камере 10, расположен на диаметре меньшем, чем наружный диаметр D входного направляющего аппарата 9.

Центробежный компрессор работает следующим образом. При работе компрессора основной поток газа поступает через входной патрубок (на фиг.1 не показан) наружного корпуса 1 во всасывающую камеру 8 внутреннего корпуса 7, проходит входной направляющий аппарат 9, далее сжимается рабочими колесами и направляется в выходной патрубок (на фиг.1 не показан) компрессора. Часть газа дросселируется через думмис 6 в задуммисную полость 11 и поступает через перепускной трубопровод 12 в разделительную камеру 10 и далее через зазор ₁ во всасывающую камеру 8 и входной направляющий аппарат 9, а из него, а также через зазор ₂ на вход во всасывающее отверстие первого рабочего колеса 5. При этом дросселируемый поток, проходя зазоры ₁ и ₂, смешивается с основным потоком практически одинаково направленным, обеспечивая симметричность потока и равномерность поля скоростей на входе в первое рабочее колесо, чем снижаются гидравлические потери в газовом потоке, и повышается коэффициент полезного действия компрессора.

Выполнение зазоров ₁ и ₂ наклонным по направлению основного потока газа еще в большей степени снизит гидравлические потери в газовом потоке и повысит коэффициент полезного действия компрессора.

Таким образом, данная конструкция компрессора позволит снизить гидравлические потери в газовом потоке на входе в компрессор и повысить его коэффициент полезного действия в течение всего периода эксплуатации компрессора.

Данное техническое решение может быть использовано и в других турбокомпрессорах.

1. Центробежный компрессор, содержащий наружный корпус с крышками, вал с рабочими колесами и думмисом, установленный во внутреннем корпусе, который состыкован (или выполнен за одно целое) со всасывающей камерой, к которой прикреплен входной направляющий аппарат, а также перепускной трубопровод, сообщающий задуммисную полость с входом компрессора, причем входной направляющий аппарат образует с крышкой компрессора и валом кольцевую камеру, соединенную зазорами ₁ и ₂ по наружному диаметру входного направляющего аппарата со всасывающей камерой, а по валу - с входом во всасывающее отверстие первого рабочего колеса соответственно, отличающийся тем, что перепускной трубопровод подведен к кольцевой камере, образованной входным направляющим аппаратом, крышкой компрессора и валом, на диаметре, меньшем, чем наружный диаметр входного направляющего аппарата, причем суммарная площадь зазоров ₁ и ₂, которыми эта камера соединена со всасывающей камерой и входом во всасывающее отверстие первого рабочего колеса, не менее площади проходного отверстия перепускного трубопровода.

2. Центробежный компрессор по п.1, отличающийся тем, что зазор, соединяющий кольцевую камеру, образованную входным направляющим аппаратом и крышкой компрессора, со всасывающей камерой выполнен наклонным по направлению основного потока газа во всасывающей камере.

3. Центробежный компрессор по п.1, отличающийся тем, что зазор по валу, соединяющий камеру с входом в первое рабочее колесо, выполнен наклонным по направлению основного потока газа на входе во всасывающее отверстие первого рабочего колеса.