Центробежный компрессор

Изобретение относится к области компрессоростроения и касается конструкции центробежных компрессоров и нагнетателей, например, газоперекачивающих агрегатов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является центробежный компрессор по патенту RU №2033564, F04D 17/08, опубл. 20.04.1995 г. (прототип), содержащий расположенные в корпусе рабочее колесо с несущим и покрывным дисками и с размещенными между ними основными лопатками и установленными на наружной поверхности покрывного диска дополнительными лопатками, диффузор, установленный по ходу потока после основных лопаток рабочего колеса, кольцевую полость между стенкой диафрагмы и наружной поверхностью покрывного диска, сборную камеру.

Недостатком известного компрессора является отсутствие возможности повышения давления без увеличения частоты вращения колеса.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении более высокой степени повышения давления без увеличения частоты вращения, количества рабочих колес и габаритов компрессора.

Технический результат достигается тем, что в центробежном компрессоре, содержащем расположенные в корпусе рабочее колесо с несущим и покрывным дисками и с размещенными между ними основными лопатками и установленными на наружной поверхности покрывного диска дополнительными лопатками, диффузор, установленный по ходу потока после основных лопаток рабочего колеса, кольцевую полость между стенкой диафрагмы и наружной поверхностью покрывного диска и сборную камеру. Новым является то, что выход диффузора сообщен C-образным кольцевым каналом с кольцевой полостью в зоне расположения меньшего диаметра дополнительных лопаток рабочего колеса, C-образный кольцевой канал размещен в сборной камере и в его средней части равномерно по окружности выполнены окна-каналы, сообщающие между собой полости сборной камеры, расположенные со стороны внутренней и наружной стенок C-образного канала, между диафрагмой и диффузором образован дополнительный диффузор, сообщенный со стороны входа с кольцевой полостью, а со стороны выхода - со сборной камерой, причем покрывной диск рабочего колеса взаимодействует с уплотнительными элементами, размещенными со стороны входа в рабочее колесо и со стороны выхода из него, соответственно, на наружной стенке C-образного канала и на смежной обоим диффузорам стенке, при этом взаимодействующие со стороны выхода из рабочего колеса поверхности уплотнения и покрывного диска выполнены коническими, с большими диаметрами со стороны основной ступени.

Сущность изобретения представлена на фиг.1-3, где изображено:

фиг.1 - центробежный компрессор, продольный разрез;

фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.

Центробежный компрессор содержит расположенные в корпусе 1 рабочее колесо 2 с несущим 3 и покрывным 4 дисками и с размещенными между ними основными лопатками 5 и установленными на наружной поверхности 6 покрывного диска 4 дополнительными лопатками 7, диффузор 8, установленный по ходу потока после основных лопаток 5 рабочего колеса 2, кольцевую полость 9 между стенкой 10 диафрагмы 11 и наружной поверхностью 6 покрывного диска 4 и сборную камеру 12. Выход диффузора 8 сообщен C-образным кольцевым каналом 13 с кольцевой полостью 9 в зоне расположения меньшего диаметра дополнительных лопаток 7 рабочего колеса 2, C-образный кольцевой канал 13 размещен в сборной камере 12, и в его средней части равномерно по окружности выполнены окна-каналы 14, сообщающие между собой полости 15 и 16 сборной камеры 12, расположенные со стороны внутренней 17 и наружной 18 стенок C-образного канала 13, между диафрагмой 11 и стенкой 19 диффузора 8 образован дополнительный диффузор 20, сообщенный со стороны входа с кольцевой полостью 9, а со стороны выхода - со сборной камерой 12, причем покрывной диск 4 рабочего колеса 2 взаимодействует с уплотнительными элементами 21 и 22, размещенными со стороны входа в рабочее колесо 2 и со стороны выхода из него, соответственно, на наружной стенке 18 C-образного канала 13 и на стенке 19, смежной обоим диффузорам 8 и 20, при этом взаимодействующие со стороны выхода из рабочего колеса 2 поверхности уплотнения 22 и покрывного диска 4 выполнены коническими, с большими диаметрами со стороны основной ступени.

Центробежный компрессор работает следующим образом. Газ поступает через всасывающий патрубок 23 к лопаткам 5 рабочего колеса 2, от которого получает кинетическую энергию и в котором частично сжимается. Далее газ поступает в диффузор 8, где происходит его торможение и преобразование кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления. Из диффузора 8 газ по C-образному кольцевому каналу 13 поступает в кольцевую полость 9 к дополнительным лопаткам 7 рабочего колеса 2, где получает новую порцию кинетической энергии и приращения давления. После кольцевой полости 9 и лопаток 7 газ поступает в дополнительный диффузор 20, в котором происходит дальнейший рост давления. Сжатый газ из диффузора 20 направляется в сборную камеру 12, разделенную С-образным кольцевым каналом 13 на две полости - 15 и 16. Газ из диффузора 20 поступает сначала в полость 15, а затем через окна-каналы 14 в полость 16 сборной камеры 12 и далее выходит из корпуса 1 через нагнетательный патрубок 24. Уплотнительные элементы 21 и 22 препятствуют протечкам газа из полостей с более высоким давлением в полости с меньшим давлением. Сопряженные поверхности уплотнения 22 и покрывного диска 4 выполнены коническими, что увеличивает длину взаимодействующих поверхностей, снижая протечки. Больший диаметр конических поверхностей выполнен со стороны основной ступени, поэтому протечки со стороны дополнительной ступени направлены по ходу движения газа в основной ступени и не оказывают возмущающего действия на основной поток.

Таким образом, предлагаемый центробежный компрессор обеспечивает при наличии одного рабочего колеса сжатие газа фактически в двух ступенях, что позволяет существенно повысить степень повышения давления. Кроме того, обеспечивается снижение осевой нагрузки на ротор, так как в основной и дополнительной ступенях осевые усилия от газовых сил, действующие на рабочее колесо, направлены в противоположные стороны.

1. Центробежный компрессор, содержащий расположенные в корпусе рабочее колесо с несущим и покрывным дисками и с размещенными между ними основными лопатками и установленными на наружной поверхности покрывного диска дополнительными лопатками, диффузор, установленный по ходу потока после основных лопаток рабочего колеса, кольцевую полость между стенкой диафрагмы и наружной поверхностью покрывного диска и сборную камеру, отличающийся тем, что выход диффузора сообщен C-образным кольцевым каналом с кольцевой полостью в зоне расположения меньшего диаметра дополнительных лопаток рабочего колеса, C-образный кольцевой канал размещен в сборной камере и в его средней части равномерно по окружности выполнены окна-каналы, сообщающие между собой полости сборной камеры, расположенные со стороны внутренней и наружной стенок C-образного канала, между диафрагмой и диффузором образован дополнительный диффузор, сообщенный со стороны входа с кольцевой полостью, а со стороны выхода - со сборной камерой, причем покрывной диск рабочего колеса взаимодействует с уплотнительными элементами, размещенными со стороны входа в рабочее колесо и со стороны выхода из него, соответственно, на наружной стенке C-образного канала и на смежной обоим диффузорам стенке.

2. Центробежный компрессор по п.1, отличающийся тем, что взаимодействующие со стороны выхода из рабочего колеса поверхности уплотнения и покрывного диска выполнены коническими, с большими диаметрами со стороны основной ступени.