Результат интеллектуальной деятельности: Турбокомпрессор холодильной установки

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к мультипликаторным центробежным компрессорам, работающим в составе технологических установок получения холода.

Известен турбокомпрессор холодильной установки, содержащий корпус рабочей ступени, соединенный с всасывающим и нагнетательным трубопроводами газовой системы холодильной установки, размещенную в корпусе рабочую ступень, мультипликатор с ведущей шестерней, установленной на валу привода и находящейся в зацеплении с ведомой шестерней, установленной на валу ротора рабочей ступени, и раму-маслобак, сообщенный через сливной патрубок с внутренней полостью мультипликатора и с всасывающим трубопроводом. Внутренняя полость мультипликатора сообщена с всасывающим трубопроводом через уравнительную линию, снабженную запорной арматурой, которая находится в открытом положении при нерабочем состоянии турбокомпрессора и в закрытом положении при запуске турбокомпрессора и при его работе (патент RU №2505758, публ. 2014 г.).

Недостатками известного турбокомпрессора являются возможность попадания паров масла в рабочую ступень при работе турбокомпрессора, обусловленная избыточным давлением во внутренней полости мультипликатора и рамы-маслобака, а также возможность тепловой деформации корпуса компрессора. В корпусе мультипликатора температура повышается вследствие преобразования механической энергии в тепловую энергию, при жидкостном трении в подшипниках и в зубчатой передаче.

установки за счет снижения возможности попадания масла и его паров в рабочую ступень турбокомпрессора, а также снижения возможности тепловой деформации корпуса турбокомпрессора.

Технический результат достигается тем, что турбокомпрессор холодильной установки, содержащий корпус рабочей ступени, соединенный с всасывающим и нагнетательным трубопроводами газовой системы холодильной установки, размещенную в корпусе рабочую ступень, мультипликатор, сообщенный с всасывающим трубопроводом посредством уравнительной линии с арматурой, а также раму-маслобак, сообщенную с внутренней полостью мультипликатора через сливной патрубок, дополнительно снабжен кольцевой камерой, размещенной коаксиально относительно рабочей ступени и сообщенной с ней через сифонный и суфлирующий трубопроводы с рамой-маслобаком, при этом мультипликатор сообщен с всасывающим трубопроводом также через кольцевую камеру.

Кроме того, кольцевая камера может быть выполнена с поперечной перегородкой, разделяющей ее на сообщающиеся полости, причем сообщение между полостями выполнено в нижней части кольцевой камеры.

Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 представлен турбокомпрессор холодильной установки.

Турбокомпрессор холодильной установки содержит рабочую ступень 1, размещенную в корпусе 2 с всасывающим трубопроводом 3 и нагнетающим трубопроводом 4 газовой системы холодильной установки. Корпус 2 закреплен на мультипликаторе 5, ведущая шестерня которого установлена на валу привода и находится в зацеплении (кинематически связана) с ведомой шестерней, установленной на валу ротора рабочей ступени 1. Внутренняя полость 6 мультипликатора 5 через сливной патрубок 7 сообщен с рамой-маслобаком 8.

На входе в рабочую ступень 1, коаксиально ей, установлена кольцевая камера охлаждения 17, состоящая из внутреннего патрубка, наружной обечайки и торцовых стенок. Внутри камеры размещена поперечная перегородка 10, разделяющая полость 9 на две сообщающиеся полости. Кольцевая полость 9 сообщается с газовой полостью 11 рамы-маслобака 8 через суфлирующий трубопровод 12 с фильтром 13 и сифонный трубопровод 14, а также с внутренней полостью 6 мультипликатора 5 через трубопровод 15 с арматурой 16. При этом кольцевая полость 9 связана с газовой системой через отверстия 18 во внутреннем патрубке.

Турбокомпрессор холодильной установки работает следующим образом.

Перед запуском турбокомпрессора, при откачивании хладагента до необходимого давления из газовой системы холодильной установки, на уравнительной линии 15 открывается запорная арматура 16, тем самым связывается внутренняя полость мультипликатора 5 с кольцевой полостью 9.

Поскольку внутренняя полость 11 рамы-маслобака 8 связана с кольцевой полостью 9, а сама кольцевая полость 9, в свою очередь, через отверстие 18 с газовой системой, давление внутри кольцевой полости 9, внутренней полости 6 мультипликатора 5 и газовой полости 11 рамы-маслобака 8 уравновешивается с давлением во всасывающем трубопроводе 3 турбокомпрессора.

Масляная пена, которая образуется за счет декомпрессии масла, при уравновешенном давлении во внутренней полости 6 мультипликатора 5, в газовой полости 11 рамы-маслобака 8 и в газовой системе холодильной установки, во всасывающий трубопровод 3 не вытесняется.

После установления требуемого для запуска турбокомпрессора давления хладагента, запорная арматура 16 на уравнительной линии 15 закрывается и производится запуск турбокомпрессора. При этом байпасный клапан на пусковом контуре открыт и хладагент не попадает в технологическую систему.

Далее, после раскрутки привода, регулировки параметров системы смазки и стабилизации вибрации ротора, производится перевод турбокомпрессора в технологическую систему, оснащенную испарителем, конденсатором и другими аппаратами, путем закрытия байпасного клапана на пусковом контуре.

До выхода в технологическую систему запорную арматуру 16 открывать не рекомендуется, т.к. по всасывающему трубопроводу 3 и участок с кольцевой камерой 17 отсутствует проток хладагента с относительно низкой температурой. При этом отсутствует охлаждение газо-масляной смеси в кольцевой полости 9 и возможно попадание газо-масляной смеси в рабочую ступень 1.

При работе турбокомпрессора в технологической системе, запорная арматура 16 открывается. При этом во внутренней полости 6 мультипликатора 5 устанавливается давление, равное давлению во всасывающем трубопроводе 3. В процессе выравнивания давления из полости 6 отводится теплота, образующаяся в результате работы зубчатого зацепления и подшипников мультипликатора 5, что способствует исключению тепловой деформации его корпуса и обеспечивает стабильность работы зубчатого зацепления и других подвижных элементов мультипликатора 5.

В кольцевой полости 9, вследствие теплообмена между газо-масляной смесью и наружной поверхностью внутреннего патрубка происходит охлаждение газовой смеси, конденсация паров масла, и отвод конденсата, который под действием гравитации сливается через сифонный трубопровод 14 в раму-маслобак 8. Также, за счет разности плотности газо-масляной смеси по высоте в кольцевой полости 9 более теплый объем смеси за счет конвекции будет удерживаться в верхней части кольцевой полости 9, что повышает эффективность маслоотделения.

Внутренний объем 6 мультипликатора 5 и объем 11 рамы-маслобака 8 разобщены сливным патрубком 7, что позволяет снизить дополнительный разогрев масла в раме-маслобаке 8, и, соответственно, уменьшение растворения хладагента в масле, повысить степень дегазации масла.

Наличие сифона на сифонном трубопроводе 14, являющемся линией отвода масла в раму-маслобак 8, препятствует движению паров газо-масляной смеси минуя фильтр 13.

Для повышения эффективности отделения масла в кольцевой полости 9 установлена перегородка 10, образующая первичную камеру сбора и охлаждения газо-масляной смеси и выделения конденсата масла, и вторичную сборную камеру чистого хладагента, которые сообщаются между собой. В первичной камере выпадает масляный конденсат, а вторичная камера, кроме сбора чистого хладагента, препятствует перетоку газо-масляной смеси в проточную часть.

Применение предлагаемого изобретения позволяет предотвратить попадание масла в проточную часть турбокомпрессора холодильной установки при его работе, а также снизить возможность тепловой деформации его корпуса, тем самым повышая надежность работы турбокомпрессора.