Многоступенчатый многовальный компрессор

Я Р 04017 12 Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 39-40рзиг АГ (О(ОЕ)рзиг АГ(0ЧАТЫЙ М ОГОВАЛЬНЫЙ ростроении. Сущатыйкомпрессор дуктором с одной компресс ногоступ чатым ре(71) Дойче Бабкок-Бо (72) Хайнрих Прюмпер (3) Дойче Бабкок-Бо (54) МНОГОСТУПЕН КОМПРЕССОР (57) Использование: в ность изобретения: м оснащен двухступен промежуточнои шестернеи, которая содержит два жестко соединенных зубчатых колеса которые образуют один узел. Одно из колес имеет больший по сравнению с другим зубчатым колесом модуль зубьев и находится в зацеплении исключительно с . центральной шестерней, которая приводит во вращение валы шестерни первых ступеней компрессора Другое зубчатое колесо находится в зацеплении лишь с шестернями дополнительных валов. 1 ил.Изобретение касается многоступенча- времени была обусловлена тем, цто макси- того многовального компрессора. мальное реализуемое передаточное числоИзвестенмногоступенчатыймногаваль- . для известных редукторов для турбокомпный компрессор, содеркащий встроенный рессоров составляет около 1:20. Для более редуктор, центральная шестерня которого 5 высоких мощностей и приводов с злектсвязана с приводным валом и, находится в родвигателями с четырьмя полюсами зто зацеплениис шестернями.установленными означает максимальное число оборотов на валах, на концах которых консольно раз- последних валов шестерни порядка 30000 мещены рабочие колеса ступеней, об/мин, Если положить в основу это максиДостижимый КПД одной ступени турбо О мальное число оборотов, то в отношении компрессора зависит от входного объемно- всех трубокомпрессоуов с объемными потого потока, числа оборотов и высоты ками ниже 60000 м /ч и соотношениями транспортировки. При соотношениях дав- давления свыше 60 более не могут быть доления между выходным давлением Рд и ко- стигнуты равномерно оптимальные КПД, нецным давлением Ре свыше Рд/Ру =60 для "5 так как величины высоты транспортировки достижения высоких КПД необходимы семь для первых трех ступеней должны быть знаступеней компрессора, а при соотношении чительно выше величин для последних студавлений РА/Ре свыше 80 - по меньшей пеней. Таким образом, первые ступени мере восемь ступеней компрессора. Объ- имеют максимальную плотность энергии с емный поток существенно изменяется от 20 лишь умеренными по величине КПД вслед- ступени к ступени. Для достижения опти- ствие неизбежно высоких значений числа мальных условий возникает необходимость Маха. Семиступенцатый турбокомпрессор с в соответствующем увеличении числа обо- объемным потоком 55000 мЗ/ч и соотношеротов после каждых двух ступеней. Необхо- . нием давлений Рд/Ре=64 потребовал бы, димые для оптимального компрессора 25 например, для седьмой ступени числа обовеличины цисла оборотов приводного вала ротов 35000 об/мин, С помощью обычных и вала шестерни последних ступеней явля- .редукторов для турбокомпрессора может ются настолько разлицными, что необходи- . быть реализовано число оборотов, составмое передаточное число, составляющее ляющеелишь 28000 об/мин, Поэтойпричиболее 1:24, не может быть реализовано в ЗО не общий КПД не является оптимальным. составе обычного редуктора, Хотя и существует возможность оснащенияПяти-ишестиступенчатыередукторные четвертого вала шестерни восьмой стутурбокомпрессоры выполнялись до настоя- пенью компрессора, однако и в этом случае щего времени для максимальных соотноше- сохраняется основная проблематика ограний давлений до РА/Ре=40. При этом 35 ницения числа оборотов с описанными поодноступенчатый редуктор оснащен макси- следствиями.мально тремя валами шестерни, Каждый вал Целью изобретения является создание шестерни приводит в действие две непос- многоступенчатогомноговальногокомпресредственно насаженные крыльчатки, кото- сора для высоких соотношений давлений рые образуют две ступени компрессора, В 40 при высоком КПД и достаточной способно- случае шестиступенчатого компрессора и сти к регулированию,при среднем соотношении давлений 1,8 на Это достигается тем, что компрессор соступень может быть достигнуто соотноше- держит дополнительные ступени, рабочие ние давлений, составляющее РА/Ре=34, Вы. колеса которых установлень 1 консольно на соко нагруженные ступени со средним "5 концах дополнительных валов. имеющих соотношением давлений 2,0 на ступень дополнительные шестерни, редуктор выобусловили бы достижение общего соотно- полнен двухступенчатым и содержит промешения давления Рд/Ре=64, Такой компрес- жуточную шестерню, имеющую два жестко сор отличался бы лишь весьма слабыми соединенных междусобойэубчатыхколеса, возможностями регулирования, а общий 50 одно из которых имеет больший модуль КПД оказался бы весьма неблагоприятным зубьев по сравнению с другим и находится в результате высоких чисел Маха. в зацеплении непосредственно с центральПревышающие число 60 соотношения ной шестерней, а другое - сдополнительныдавления могут быть достигнуты лишь зв ми шестернями дополнительных валов.счет добавления седьмой или восьмой сту С помощью промежуточного зубчатого пени компрессора в случае необходимости колеса, выполненного в качестве двойного сохранения таких важных характеристик, зубчатого колеса с различными модулями как способность к регулированию и высокий зубьев, создается редуктор для турбокомобщий КПД, Невозможность достижения прессора, который наряду с умеренным более высоких велицин КПД до настоящегочислом оборотов для нижних ступеней ком 200211910 25 30 40 50 55 прессора одновременно реализует весьма высокие величины числа оборотов для более высоких ступеней без какой-либо зависимости количества зубьев центрального приводного зубчатого колеса от количества зубьев шестерен, которые приданы более высоким ступеням компрессора, При этом низкие величины числа оборотов с высокими усилиями зубьев требуют широкого зубчатого венца и большого модуля зубьев, а высокие величины числа оборотов с соответственно меньшими усилиями зубьев - узких зубчатых колес с тонким модулем зубьев, Промежуточное зубчатое колесо, имеющее различные модули зубьев, обеспечивает к тому же возможность комбинирования двух независимых редукторов для турбокомпрессора в одном корпусе и позволяет добиться передаточного числа до 40, Тем самым обеспечивается возможность реализации оптимальных КПД также пои использовании редукторн ых турбоком прессоров для низких соотношений давления. Улучшение общего КПД составляет более 5, что означает существенную экономию энергии.На чертеже показан редуктор для многоступенчатого турбокомпрессора,Редуктор служит для привода многоступенчатого турбокомпрессора и содержит связанное с приводным валом 1 центральное приводное зубчатое колесо 2. Приводное зубчатое колесо 2 входит в зацепление с двумя шестернями, каждая из которых расположена на одном из валов 3, 4 шестерни. На концах вала 3 шестерни расположена крыльчатка первой ступени .и крыльчатка второй ступени турбокомпрессора. Вал 4 шестерни несет на концах крыльчатку третьей, а также не изображенной на чертеже четвертой ступени. Все крыльчатки вращаются в одном спиральном корпусе.За приводным зубчатым колесом 2 включено промежуточное зубчатое колесо 5, которое выполнено в качестве двойного зубчатого колеса и состоит из первого зубчатого колеса 5 и второго зубчатого колеса 5, которые соединены между собой и расположены на одном общем валу. Первое зубчатое колесо 5 входит в зацепление с приводным зубчатым колесом 2, в то время как второе зубчатое колесо 5 входит в зацепление с шестернями валов 6, 7, 8 шестерен, Валы 6, 7, 8 шестерен несут на обоих концах по одной крыльчатке, каждая из которых вращается в одном спиральном корпусе. При этом валу 6 шестерни приданы пятая и шестая ступени компрессора, валу 7 шестерни - седьмая и восьмая ступени компрессора, а валу 8 шестерни - девятая и десятая ступени компрессора,Второе зубчатое колесо 5 промежуточного зубчатого колеса 5 имеет диаметр, который больше диаметра первого находящегося в зацеплении с приводным зубчатым колесом 2 зубчатого колеса 5, в результате чего нажимные гребенки валов 6, 7, 8 шестерни могут осуществлять захват через второе зубчатое колесо 5, Кроме того, первое зубчатое колесо имеет по сравнению с вторым зубчатым колесом меньшее количество зубьев и больший модуль зубьев,Промежуточное включение промежуточного зубчатого колеса 5 на основании различных модулей зубьев обеспечивает возможность достижения полной технической независимости первых четырех ступеней от последующих ступеней. Необходимое передаточное число вала 4 шестерни составляет около 10,5, В случае выбора шестерни вала 4 шестерни с количеством зубьев 2=25 приводное зубчатое колесо 2 имело бы 0=263 зубья, в результате чего при модуле зубьев 6 возникает диаметр 0=1575 мм и скорость вхождения зубьев в зацепление 122 м/с, В аналогии к известным редукторам для турбокомпрессоров диаметр спирали корпуса первой и второй ступеней компрессора определяют осевое расстояние между валами 3 и 4 шестерни, которое в данном примере составляет 1800 м при диаметре приводного зубчатого колеса 1596 мм и числе зубьев 0=266,Первое зубчатое колесо 5 промежуточного зубчатого колеса 5, которое входит в зацепление с приводным зубчатым колесом 2, имеет около 5 =132 зубьев и диаметр 790 мм при числе оборотов 3000 об/мин.В случае восьмиступенчатого компрессора вал 7 шестерни имеет число оборотов 34730 об/мин. Если положить в основу количество зубьев 4=21, то в этом случае второе зубчатое колесо 5 имело бы 52=243 зубья, При модуле зубьев 4 возникает диаметр 972 мм и скорость вхождения зубьев в зацепление 150 м/с, Общий момент инерции масс сохраняется приемлемым в результате умеренного диаметра и обеспечивает воэможность беспроблемного запуска приводного вала приводного электродвигателя, включенного перед редуктором,56) Заявка ФРГ Ь 2908774, кл. Р 01 О 17/12,опублик, 1978.Составитель Ю, СуковТехред М,Моргентал ектор А, Козориз Редакто алихи раж ПодписноеПО "Поиск" Роспатента, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 аказ 316 ент", г, Ужгород, ул, Г а, 101 льский комбинат "П зводственно-и 7которых установлены консольно на концах,.дополнительных валов, имеющих дополниМНОГОСТУПЕНЦАТЫЙ МНОГОВАЛЬ- тельные шестерни, редуктор выполненНЫЙ КОМПРЕССОР, содержащий встро- двуступенчатым и содержит промежуточенный редуктор, центральная шестерня ко- ную шестерню, имеющую два жестко соеторого связана с приводным валом и 5 диненных между собой зубчатых колеса,находится в зацеплении с шестернями, ус- одно из которых имеет больший модультановленными на валах, на концах которых зубьев по сравнению с другим и находитсяконсольно размещены рабочие колеса сту- в зацеплении непосредственно с центпеней, отличающийся тем; что, с целью по- ральной шестерней, а другое - с дополни 10вышения КПД, компрессор содержит тельными шестернями дополнительныхдополнительно ступени, рабочие колеса валов,