RU2070669C1

RU2070669C1 - Screw compressor

Info

Publication number: RU2070669C1
Application number: RU93048741A
Authority: RU
Inventors: А.М. Галеев; Т.Б. Мирзоев; Р.Р. Ишмуратов; И.В. Хамидуллин; А.И. Абайдуллин
Original assignee: Казанский компрессорный завод
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 1996-12-20

Abstract

FIELD: compressor engineering. SUBSTANCE: compressor comprises housing with branch pipes for sucking and delivering, detachable cover, driving and driven screw rotors provided with inner spaces, and cantilevered sliding bearings for the rotors. The bearings are provided with passageways for oil supply. The bearings are fixed to the detachable cover and mounted inside the inner space of their rotor. The cantilevered bearings are arranged from the sucking side and provided with hollow and two longitudinal grooves. These cantilevered bearings are conical. The conicities of the cantilevered bearings are different depending on a difference between gas forces exerted on the driving and driven rotors. The conicity of the cantilevered bearing of the driving rotor is larger than that of the cantilevered bearing of the driven rotor. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области роторных компрессоров, а более конкретно касается винтовых компрессоров высокого давления. The invention relates to the field of rotary compressors, and more particularly relates to high-pressure screw compressors.

Изобретение может быть использовано в компрессорных установках для дожатия природного газа до 100 и более атм в одной ступени на газовых и нефтяных месторождениях, на газоперекачивающих, газонаполнительных и газлифтных станциях в области добычи, транспортировки и переработки нефти и газа, а также в энергетических и химических технологиях. The invention can be used in compressor installations for compressing natural gas to 100 or more atm in one stage at gas and oil fields, at gas pumping, gas filling and gas lift stations in the field of extraction, transportation and processing of oil and gas, as well as in energy and chemical technologies .

Известен винтовой компрессор принятый за ближайший аналог содержащий корпус с патрубками всасывания и нагнетания, ведущий и ведомый роторы, установлены в корпусе на подшипниковых опорах, и разгрузочные устройства для компенсации осевых и радиальных сил, действующих на роторы. (cм. заявку Японии N 59-168290, H.кл.5(1)-66 (356), кл. F 04 C 18/16, 1984) разгрузочные опоры выполнены в виде консольно закрепленных на объемной крышке корпуса и размещенных внутри полых роторов со стороны нагнетания компрессора. Known screw compressor adopted for the closest analogue containing a housing with suction and discharge nozzles, leading and driven rotors installed in the housing on bearing bearings, and unloading devices to compensate axial and radial forces acting on the rotors. (see Japanese application N 59-168290, H.cl. 5 (1) -66 (356), class F 04 C 18/16, 1984) the unloading supports are made in the form of cantilevers mounted on a volumetric housing cover and placed inside hollow rotors on the discharge side of the compressor.

Недостатком такого винтового компрессора является снижение его надежности при высоких давлениях нагнетания из-за низкой несущей способности. The disadvantage of such a screw compressor is a decrease in its reliability at high discharge pressures due to the low bearing capacity.

Техническая задача повышение надежности. The technical task of improving reliability.

Указанная задача достигается тем, что в известном компрессоре, содержащем корпус с патрубками всасывания и нагнетания, съемную крышку, ведущий и ведомый винтовые роторы с внутренними полостями, консольно-закрепленные на съемной крышке и размещенные во внутренних полостях роторов подшипники скольжения, при этом консольные подшипники скольжения выполнены коническими, размещены со стороны всасывания и снабжены разгрузочными выемками и продольными пазами. This task is achieved by the fact that in the known compressor, comprising a housing with suction and discharge nozzles, a removable cover, driving and driven screw rotors with internal cavities, cantilever bearings mounted on a removable cover and housed in the internal cavities of the rotors, cantilever plain bearings made conical, placed on the suction side and equipped with unloading recesses and longitudinal grooves.

Принимая по внимание, что силы на ведущем и ведомом роторе, исходя из их геометрии, имеют разную величину, конусность консольных подшипников для ведущего и ведомого роторов выполнена разной, причем конусность подшипника ведущего ротора выполнена больше, чем ведомого. Taking into account that the forces on the driving and driven rotors, based on their geometry, have different sizes, the taper of the cantilever bearings for the driving and driven rotors is different, and the taper of the bearing of the driving rotor is more than that of the driven.

Такое конусное выполнение консольных подшипников опор роторов на стороне всасывания позволяет повысить надежность дожимаемого винтового компрессора. Such a tapered embodiment of the cantilever bearings of the rotor bearings on the suction side improves the reliability of the booster screw compressor.

Изобретение поясняется конкретным примером его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых изображены: на фиг. 1 винтовой компрессор (продольный разрез), разрез А А на фиг. 2; на фиг. 2 то же, поперечный разрез, на фиг. 3, 4 разрезы по ведущему и ведомому ротору, разрезы Б Б и В В на фиг. 2. The invention is illustrated by a specific example of its implementation and the accompanying drawings, which depict: in FIG. 1 screw compressor (longitudinal section), section A A in FIG. 2; in FIG. 2 the same, cross section, in FIG. 3, 4 sections along the leading and driven rotors, sections B B and C C in FIG. 2.

Винтовой компрессор содержит корпус 1 (фиг. 1), съемную крышку 2 и консольно закрепленные на ней конические подшипники скольжения 3, 4, которые входят со стороны всасывания и во внутренние полости 5, 6 ведущего и ведомого роторов 7, 8. На стороне нагнетания ротор опирается на опорные цилиндрические подшипники скольжения 9, 10 и упорные 11, 12. The screw compressor comprises a housing 1 (Fig. 1), a removable cover 2, and conical plain bearings 3, 4 cantileverly mounted on it, which enter from the suction side and into the internal cavities 5, 6 of the driving and driven rotors 7, 8. On the discharge side, the rotor relies on supporting cylindrical plain bearings 9, 10 and thrust 11, 12.

В каждом подшипнике выполнена разгрузочная выемка 13 (фиг. 2), связанная с каналом отвода масла 14, и продольные пазы 15, сообщенные отверстиями с каналами подвода масла 16. Выемка расположена со стороны патрубка всасывания 17 корпуса 1 и противоположна патрубку нагнетания 18. In each bearing, an unloading recess 13 (Fig. 2) is made, connected with the oil drain channel 14, and longitudinal grooves 15, communicated with openings with oil supply channels 16. The recess is located on the side of the suction pipe 17 of the housing 1 and is opposite to the discharge pipe 18.

Конический подшипник 3 (фиг. 3) ведущего ротора 7 выполнен с углом конусности γ₁, а подшипник 4 (фиг. 4) ведомого ротора 8 имеет конусность с углом γ₂. При этом угол γ₂<γ₁..The conical bearing 3 (Fig. 3) of the driving rotor 7 is made with a taper angle γ ₁ , and the bearing 4 (Fig. 4) of the driven rotor 8 has a taper with an angle γ ₂ . Moreover, the angle γ ₂ <γ ₁ ..

Винтовой компрессор работает следующим образом. Screw compressor operates as follows.

При вращении роторов 7 и 8 из патрубка 17 всасывания газ захватывается, сжимается и нагнетается через патрубок 18 к потребителю. When the rotors 7 and 8 are rotated from the suction pipe 17, gas is captured, compressed and pumped through the pipe 18 to the consumer.

При этом на роторы действуют газовые силы F_г, вызванные перепадом давления сжимаемого газа, и силы F_в от винтового зацепления.In this case, the gas forces F _g caused by the pressure drop of the compressible gas and the forces F _in from the helical gear act on the rotors.

Суммарная сила F F_г + F_в раскладывается на радиальные F₁, F₂ и осевые F₃, F₄ силы, действующие на ведущий и ведомый роторы и воспринимаемые опорными и упорными подшипниками скольжения 3, 4, 9, 10, 11, 12. Нагрузки, действующие на опорные 9, 10 и упорные 11, 12 подшипники, воспринимаются за счет гидродинамической реакции в смазочных слоях, возникающей при вращении роторов.The total force FF _g + F _is decomposed into radial F ₁ , F ₂ and axial F ₃ , F ₄ forces acting on the driving and driven rotors and perceived by support and thrust sliding bearings 3, 4, 9, 10, 11, 12. Loads acting on thrust bearings 9, 10 and thrust bearings 11, 12 are perceived due to the hydrodynamic reaction in the lubricating layers that occurs when the rotors rotate.

Радиальные нагрузки, действующие на подшипники 3, 4 составляют большую часть сил F₁, F₂, и поэтому только часть нагрузки воспринимается за счет гидродинамической реакции.Radial loads acting on bearings 3, 4 make up most of the forces F ₁ , F ₂ , and therefore only part of the load is perceived due to the hydrodynamic reaction.

Остальная часть радиальной нагрузки воспринимается за счет гидростатической составляющей, возникающей благодаря перепаду давления смазки в зонах высокого и низкого давления подшипника. The rest of the radial load is perceived due to the hydrostatic component that occurs due to the differential pressure of the lubricant in the areas of high and low pressure of the bearing.

Зона высокого давления создается на стороне нагнетания благодаря подводу смазки к рабочей поверхности подшипника через два продольных паза 15. Выемка 13, сообщенная с каналом 14 линии отвода смазки, находящейся под давлением всасывания, создает на противоположной стороне подшипника зону низкого давления. A high pressure zone is created on the discharge side by supplying lubricant to the bearing surface through two longitudinal grooves 15. A recess 13 connected to the channel 14 of the grease exhaust line, which is under suction pressure, creates a low pressure zone on the opposite side of the bearing.

Таким образом, радиальная нагрузка на подшипники 3, 4 воспринимается составляющими результирующих реакций F₅ F₆ опор.Thus, the radial load on bearings 3, 4 is perceived by the components the resulting reactions F ₅ F ₆ supports.

Разгрузка подшипников 11, 12 от осевых сил F₃ F₄ до величин, которые могут восприниматься за счет гидродинамической реакции, осуществляется за счет осевых составляющих

результирующих реакций F₅ F₆ опор и гидростатической силы от давления смазки в полостях 5, 6 между подшипниками и роторами.Unloading of bearings 11, 12 from axial forces F ₃ F ₄ to values that can be perceived due to the hydrodynamic reaction is carried out due to axial components

resulting reactions F ₅ F ₆ bearings and hydrostatic forces from lubricant pressure in cavities 5, 6 between bearings and rotors.

Требуемая величина давления в полостях 5, 6 устанавливается изменением расхода смазки из зоны высокого давления в зону низкого. The required pressure in the cavities 5, 6 is set by changing the lubricant flow from the high pressure zone to the low zone.

Следует отметить, что осевые составляющие

так же, как и силы F₃ F₆, действуют в зоне нагнетания, но противоположно им направлены и поэтому уменьшают момент сил, вызывающих дополнительную нагрузку на опоры.It should be noted that the axial components

in the same way as the forces F ₃ F ₆ , they act in the discharge zone, but are directed opposite to them and therefore reduce the moment of forces that cause additional load on the supports.

Ведущий и ведомый роторы имеют разные по величине радиальные F₁ F₂ и осевые F₃ F₄ силы. При этом, как правило сила F₁< F₂, а сила F₃> F₄. Для компенсации этой разницы конусность консольных подшипников выполняется разной. При этом конусность подшипника ведущего ротора выполняется большей, чем конусность подшипника ведомого ротора. То-есть выполняется условие, когда γ₁ > γ₂.The driving and driven rotors have different radial F ₁ F ₂ and axial F ₃ F ₄ forces. Moreover, as a rule, the force F ₁ <F ₂ , and the force F ₃ > F ₄ . To compensate for this difference, the taper of the cantilever bearings is different. In this case, the taper of the bearing of the driving rotor is greater than the taper of the bearing of the driven rotor. That is, the condition is satisfied when γ ₁ > γ ₂ .

Таким образом, путем подбора геометрических размеров подшипников можно обеспечить компенсацию всех внутренних сил, возникающих в винтовом компрессоре во время его работы. Thus, by selecting the geometric dimensions of the bearings, it is possible to compensate for all internal forces arising in the screw compressor during its operation.

Другим важным фактором выполнения внутренней полости роторов коническими является увеличение жесткости роторов на скручивание в зоне действия этих сил на стороне нагнетания, т.к. поперечное сечение роторов здесь наибольшее. Это позволяет повысить передаваемую мощность, т.е. достичь высоких перепадов давления компрессора. Another important factor for the conical execution of the internal cavity of the rotors is an increase in the stiffness of the rotors for twisting in the zone of action of these forces on the discharge side, since the cross section of the rotors is greatest. This allows to increase the transmitted power, i.e. achieve high compressor pressure drops.

Claims

1. A screw compressor comprising a housing with suction and discharge nozzles, a removable cover, drive and driven screw rotors with internal cavities, cantilever mounted on a removable cover and sliding bearings located in the internal cavities of the rotors, characterized in that the cantilever-mounted sliding bearings are made tapered placed on the suction side and equipped with discharge recesses and longitudinal grooves.

2. The compressor according to claim 1, characterized in that the taper value of the tapered bearings of the driving and driven rotors is made different, moreover, the taper of the bearing of the driving rotor is greater than for the bearing of the driven rotor.