專利名稱：具有內(nèi)裝密封油罐的離心式壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于渦輪壓縮機(jī)制造領(lǐng)域，確切些說，屬于用在干線管道上泵送天然氣的具有內(nèi)裝密封油罐的離心式壓縮機(jī)。
這類壓縮機(jī)的典型特點(diǎn)是第一，在殼體內(nèi)裝有防止天然氣泄漏的密封部件;第二，具有密封油罐，其用途是當(dāng)發(fā)生事故(例如，高壓油泵因故障停轉(zhuǎn))情況下，保證從故障開始直到壓縮機(jī)完全停機(jī)期間對密封部件的供油。
目前，在世界渦輪壓縮機(jī)制造實(shí)踐中，由于壓縮機(jī)的產(chǎn)量不斷增長，因而減輕壓縮機(jī)的重量，降低制造勞動量和提高其工作可靠性的問題變得越來越現(xiàn)實(shí)了。
大家所熟悉的具有密封油罐的離心式壓縮機(jī)，其密封油罐是裝在機(jī)器間墻壁的支架上。密封油罐是通過油路與壓縮機(jī)殼體內(nèi)的密封部件相連。液壓油路制成管道形式，通過法蘭盤與壓縮機(jī)的殼體及油罐相接(“離心式壓縮機(jī)及其驅(qū)動用渦輪12-82”部門樣本，共116頁，
圖138幅)。
油罐的這種布置方式，一般對于殼體尺寸較小，或是殼體具有水平結(jié)合面的壓縮機(jī)較為典型。
但是這種壓縮機(jī)的金屬用量相對較高。第一，是因?yàn)橐捎梅胖糜凸薜膶ｉT支架;第二是連接油罐與密封部件的管道較長。
這種結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)的油路，由于長度大，因而液壓阻力高，從而要求采用大功率的油泵。
此外，采用法蘭連接的管道作為油路，將使壓縮機(jī)的密封系統(tǒng)復(fù)雜化并降低該系統(tǒng)的工作可靠性。原因是液壓沖擊、空蝕、管道的振動以及隨之發(fā)生的共振現(xiàn)象，都會增加對法蘭連接密封性的破壞，從而使壓縮機(jī)的工作可靠性降低。現(xiàn)在這種結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)，因其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)落后，一般都不使用。
現(xiàn)在，帶有密封油罐的離心式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)，由于許多渦輪壓縮機(jī)制造廠家，如美國的Dresser-Rand、CooperIndustries，捷克的CKDPraha等(NuovoPignone，IT，“管路設(shè)施用離心式壓縮機(jī)”第5，7頁)廣泛采用而聞名。
本結(jié)構(gòu)包括帶工作介質(zhì)進(jìn)、出短管的壓縮機(jī)殼體，裝在壓縮機(jī)殼體上的密封油罐，位于壓縮機(jī)殼體內(nèi)的兩個(gè)密封部件和連接密封油罐與密封部件的油路。
壓縮機(jī)的殼體是一具有呈切線布置短管的圓柱體。
在壓縮機(jī)殼體上位于兩個(gè)短管之間鑄有凸臺，裝有密封油的油罐支腿就裝在凸臺上。油罐的作用就是當(dāng)壓縮機(jī)發(fā)生故障而停機(jī)時(shí)向密封部件供油。
密封油罐制成具有兩個(gè)半圓形端面的焊接缸體形狀。在該油罐的頂部至少要安裝一個(gè)截止閥，用一根管道將它同壓縮機(jī)的吸入腔相連。
連接油罐與密封部件的油路是布置在壓縮機(jī)殼體外面的管道。它與壓縮機(jī)殼體和油罐是以法蘭連接。
在啟動壓縮機(jī)之前，要用高壓油泵為油罐加滿密封油。這時(shí)油罐內(nèi)的工作介質(zhì)，如天然氣，通過上述閥從罐內(nèi)排出，當(dāng)油罐充滿油后，該閥將關(guān)閉。
在壓縮機(jī)正常穩(wěn)定的工況下，由上述高壓油泵在密封部件油腔中造成的壓力增高不會使油液從油罐中溢出。這時(shí)，每個(gè)密封部件的油腔內(nèi)部都保持著高于被密封工作介質(zhì)壓力的工作油壓。這兩個(gè)壓力的差(油-氣壓差)，一般在0.1～0.3毫帕范圍內(nèi)。
在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)“油-氣”壓差消失時(shí)，就會出現(xiàn)故障情況，例如，當(dāng)高壓油泵停止工作，或是由于一個(gè)摩擦表面損壞而使密封部件發(fā)生故障等。當(dāng)一些機(jī)械雜質(zhì)落入摩擦區(qū)域，或是由于動載過大以及其它原因都會發(fā)生這種摩擦表面損壞現(xiàn)象。
當(dāng)“油-氣”壓差低于規(guī)定值時(shí)，就會接通備用高壓泵。這時(shí)，如果備用油泵也不能滿足工作的“油-氣”壓差，就會形成壓縮機(jī)故障停機(jī)的信號，同時(shí)，油罐中的密封油就會送往密封部件，以保證它們在壓縮機(jī)停機(jī)階段的工作性能。
由于從形成停機(jī)信號的瞬間起到壓縮機(jī)完全停止這段時(shí)間較長，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，為5～10分鐘，要求保證這段時(shí)間內(nèi)壓縮機(jī)的工作可靠性是非常重要的。
本結(jié)構(gòu)也同以前的類似產(chǎn)品一樣，由于在壓縮機(jī)殼體上鑄有凸臺，油罐有支腿以及由管道和法蘭形成的油路，因而具有較大的金屬用量。
此外，在這種壓縮機(jī)的工作過程中，在壓縮機(jī)殼體外壁內(nèi)由于工作介質(zhì)的內(nèi)壓力而產(chǎn)生過高的應(yīng)力。這時(shí)，在短管區(qū)域由于工作介質(zhì)內(nèi)壓力造成的應(yīng)力小于兩短管之間壓縮機(jī)殼壁的圓柱形部分。
由于存在過高的應(yīng)力，就必須加厚上述壁的圓柱形部分，這將會增大結(jié)構(gòu)的金屬用量。
除此之外，也同以前的類似產(chǎn)品一樣，采用以法蘭連接的管道作為油路會降低壓縮機(jī)工作的可靠性。
當(dāng)一個(gè)密封部件發(fā)生故障時(shí)，由高壓油泵送往密封系統(tǒng)的油液就會從出毛病的部件中溢流到壓縮機(jī)的通流部分，從而使“油-氣”壓差開始下降。這時(shí)會形成壓縮機(jī)故障停機(jī)信號并在從形成停機(jī)信號到壓縮機(jī)完全停止期間接通備用油泵以保持“油-氣”壓差。但是，由于油液從損壞的部件處溢出，以致使主油泵與備用油泵共同工作都不能保持“油-氣”壓差，并且通常是全部油液都通過損壞部件從油罐中先于壓縮機(jī)停機(jī)前流入壓縮機(jī)的通流部分，在這種情況下就破壞了向完好密封部件的供油。
這樣一來，由于在形成停機(jī)信號到壓縮機(jī)完全停機(jī)期間主油泵與備用油泵共同工作，會有大量油液流入壓縮機(jī)的通流部分，這就降低了壓縮機(jī)的工作可靠性。
此外，在類似故障情況下，由于破壞了對完好密封部件的供油，因而后者也可能會出故障，這同樣也會降低壓縮機(jī)的工作可靠性。
除此之外，在經(jīng)油罐中加油和從油罐中排油時(shí)，油面高度的變化速度是變化的，這也影響油罐閥門裝置的工作，會引起該裝置出現(xiàn)下列現(xiàn)象，如顫抖、堵塞、閥門開閉滯后，因此使壓縮機(jī)的工作可靠性更為降低。
本發(fā)明就是基于要制造這樣一種具有密封油罐的離心式壓縮機(jī)，其油罐與壓縮機(jī)殼體的連接方式能使它本身承受一部分作用在殼體上的來自工作介質(zhì)方面的載荷，并因而能減小壓縮機(jī)殼體的允許壁厚以致降低壓縮機(jī)的金屬用量。
此項(xiàng)任務(wù)的解決辦法是在具有密封油罐的壓縮機(jī)上(它具有壓縮機(jī)殼體、裝在殼體上的密封油罐、裝在殼體內(nèi)的兩個(gè)密封部件和連接密封部件與油罐的油路)，根據(jù)本發(fā)明，將密封油罐與壓縮機(jī)殼體制成一個(gè)整體并與殼體有著共用壁。
將油罐與壓縮機(jī)殼體制成一個(gè)整體，可使罐壁進(jìn)入壓縮機(jī)殼體的應(yīng)力變形狀態(tài)系之內(nèi)。應(yīng)力變形狀態(tài)是由工作介質(zhì)內(nèi)壓力的作用所決定的。在這種情況下，壓縮機(jī)與密封油罐制成一體的方案會增大受載截面的阻力矩，這將在壓縮機(jī)殼壁內(nèi)具有同樣應(yīng)力的情況下可減薄其壁厚，從而降低結(jié)構(gòu)的金屬用量。
由于油罐與壓縮機(jī)殼體具有共用壁，可以增大油罐與壓縮機(jī)殼體連接處的截面阻力矩，這將能降低作用在這些截面內(nèi)的彎矩值。結(jié)果，由于作用力而在壓縮機(jī)殼壁中造成的應(yīng)力減小，從而也可減薄其壁厚，以致減少結(jié)構(gòu)的金屬用量。
由于上述共用壁能承受與“油-氣”壓差相等的載荷，因此該壁可以造得比壓縮機(jī)殼壁的其它部分更薄，這就能進(jìn)一步降低結(jié)構(gòu)的金屬用量。
此外，采用這種內(nèi)裝密封油罐的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)，就不須在壓縮機(jī)殼體上鑄造凸臺和為在殼體上固定所需的油罐支腿，這些同樣可以減少結(jié)構(gòu)的金屬用量。
最好是用一垂直隔板將密封油罐分成兩個(gè)油腔，這樣可以通過油路分別與不同的密封部件相連。
將油罐隔成由油路分別與各密封部件連接的兩個(gè)油腔，可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)密封部件單獨(dú)供油。
當(dāng)一個(gè)密封部件發(fā)生故障時(shí)，在形成停機(jī)信號到壓縮機(jī)完全停止期間，由于是分別供油，油罐的相應(yīng)腔的油可以保證完好密封部件正常工作的供油，可以避免故障和提高壓縮機(jī)的工作可靠性。分別供油可以在形成停機(jī)信號的同時(shí)關(guān)閉主油泵與備用油泵，并能防止往壓縮機(jī)的通流部分溢流大量油液，從而也可進(jìn)一步提高壓縮機(jī)的工作可靠性。
利用在壓縮機(jī)殼壁內(nèi)的通道來構(gòu)成油路也是很合理的。
這種油路結(jié)構(gòu)可以省掉用法蘭連接的管道向密封部件供油。這樣，第一，可以減少金屬用量;第二，可以由于避免了因液壓沖擊、空蝕、振動，共振現(xiàn)象等動載因素所引起的液壓油路損壞，從而使壓縮機(jī)的工作可靠性提高。
最好使密封油罐沿其高度的水平截面面積保持不變。這種油罐結(jié)構(gòu)可使加油和排油時(shí)的油面高度變化速度均勻，從而避免在油罐內(nèi)引起動載現(xiàn)象，影響閥門裝置的工作可靠性，并以此來提高壓縮機(jī)的工作可靠性。
通過對下列實(shí)現(xiàn)本發(fā)明最佳方案的詳細(xì)說明以及參照附圖，會對本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)會了解得更透徹。附圖有圖1符合本發(fā)明的具有內(nèi)裝密封油罐的離心式壓縮機(jī)示意圖;
圖2.圖1上的Ⅱ-Ⅱ剖面圖;
圖3.圖2上的Ⅲ-Ⅲ剖面圖。
必須說明，附圖為示意圖，只是為了圖示本發(fā)明之用，而未列出推薦的具有內(nèi)裝密封油罐離心式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸限制以及這些構(gòu)件的尺寸比例等。
圖1上的具有內(nèi)裝密封油罐的離心式壓縮機(jī)包括壓縮機(jī)殼體1，它制成圓柱形并帶有工作介質(zhì)的輸入管2和輸出管3。
在輸入管2和輸出管3之間的圓柱部分上設(shè)計(jì)有密封油罐4。后者與壓縮機(jī)殼制成一體并具有共用壁5。壓縮機(jī)的殼體1和油罐4是一個(gè)鑄件。也可能有其它使二者一體化的方案，比如單獨(dú)制造油罐4，然后將它焊在壓縮機(jī)殼體1上。
油罐4具有沿高度不變的水平截面面積并制成圓柱形，其底就是壓縮機(jī)的殼體1與油罐4的共用壁5。油罐4也可以制成別的形狀，如水平截面為長方形或是橢圓形。油罐4的上方用蓋子6蓋住，蓋子上裝有截止閥7。油罐4由垂直隔板8(圖2)分成兩個(gè)腔室9和10，隔板固定在共用壁5上，兩個(gè)腔室通過油路11與位于壓縮機(jī)殼體內(nèi)的密封部件12和13(圖3)相通。每個(gè)腔室的容積由能夠保證密封部件12和13在形成停機(jī)信號至壓縮機(jī)停機(jī)期間各自持續(xù)正常工作所需的油量來決定。
油路11是由壓縮機(jī)殼壁中的通道構(gòu)成。
壓縮機(jī)以如下方式進(jìn)行工作。
壓縮機(jī)開動之前，借助高壓油泵(圖上未繪出，以簡化附圖)為油罐4加滿密封油。這時(shí)，油罐4內(nèi)的工作介質(zhì)通過截止閥7排出。由于油罐4內(nèi)的水平截面面積沿其高度是不變的，因此在加油和排油時(shí)，油液面高度變化速度將是固定的，這樣可避免在油罐4內(nèi)產(chǎn)生動載現(xiàn)象，從而提高截止閥7以及壓縮機(jī)的工作可靠性。當(dāng)壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由油泵造成的壓力增大不會使油液從油罐4中溢出。
這時(shí)，密封部件12和13(圖3)的兩個(gè)油腔(圖上未繪出，以簡化附圖)中保持著“油-氣”工作壓差。
在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，壓縮機(jī)殼體1(圖1)的壁內(nèi)由于工作介質(zhì)內(nèi)壓力的作用而產(chǎn)生高應(yīng)力。
將油罐4與壓縮機(jī)殼體制成一體可以增大殼體1承載截面的阻力矩，這樣可以在許用應(yīng)力情況下減小壁的厚度。由油罐4與壓縮機(jī)殼體體1構(gòu)成的共用壁5，可增大二者連接處的截面阻力矩和減小作用于這些截面上的彎矩，從而進(jìn)一步減小殼體1壁上的作用力。這樣就可進(jìn)一步減薄壁厚。由于殼體1與油罐4的共用壁5只承受由“油-氣”壓差造成的載荷，其值不大于1.0毫帕，因此共用壁5可以造得比壓縮機(jī)殼壁的其它部分更薄些。
壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能會出現(xiàn)故障狀態(tài)，即“油-氣”壓差降到允許值以下，或者完全消失。
當(dāng)“油-氣”壓差低于規(guī)定值時(shí)就會形成接通備用高壓油泵(圖上未繪出，以簡化附圖)的信號。這時(shí)，如果開動備用油泵仍不能保證“油-氣”壓差，就會形成讓壓縮機(jī)停機(jī)的信號，同時(shí)由油罐4沿油路11向密封部件12和13送油，以保證從形成停機(jī)信號到壓縮機(jī)完全停機(jī)期間為密封部件12和13的正常供油。這時(shí)，油罐4油腔9中的油就送往密封部件12，而油腔10中的油就送往密封部件13。
當(dāng)油液從油罐4沿油路11流向密封部件12和13的過程中，可能會產(chǎn)生動載現(xiàn)象，如液壓沖擊、空蝕、振動、共振等。由壓縮機(jī)殼壁中的通道構(gòu)成的油路11不會折斷，也不須使用管道及法蘭連接，這些將會提高壓縮機(jī)的工作可靠性。
當(dāng)一個(gè)密封部件，比如12，發(fā)生了故障，在形成停機(jī)信號的同時(shí)關(guān)閉高壓油泵，這時(shí)油罐4油腔9中的油液沿著油路很快通過損壞部件12流出，而油腔10中的油液則流入部件13。由于油腔10中的油量足以供應(yīng)完好的密封部件13，因此，從形成停機(jī)信號到壓縮機(jī)完全停機(jī)期間，能保持壓縮機(jī)的正常工作條件。
這樣，當(dāng)一個(gè)密封部件，比如12，發(fā)生故障時(shí)，能夠避免完好的部件13也發(fā)生故障，這樣就可以提高壓縮機(jī)的工作可靠性。
此外，每個(gè)密封部件12和13為分別供油，可以在形成停機(jī)信號的同時(shí)，關(guān)閉主高壓油泵也不開啟備用油泵，這樣就會避免因密封部件損壞而停機(jī)時(shí)有大量的油液流入壓縮機(jī)的通流部分，從而提高壓縮機(jī)的工作可靠性。
權(quán)利要求
1.具有內(nèi)裝密封油罐的離心式壓縮機(jī)包括壓縮機(jī)殼體(1)、密封油罐(4)，它裝在壓縮機(jī)殼體(1)之上，兩個(gè)密封部件(12)和(13)，它們布置在壓縮機(jī)殼體(1)之中，連接油罐(4)同密封部件(12)與(13)的油路(11)。這種壓縮機(jī)的特點(diǎn)是油罐與壓縮機(jī)殼體制成一體并具有二者的共用壁(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所提及的離心式壓縮機(jī)的特點(diǎn)是密封油罐(4)用垂直隔板(8)分成兩個(gè)油腔(9)和(10)，二者通過油路(11)分別與不同的密封部件(12)和(13)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2中提及的離心式壓縮機(jī)的特點(diǎn)是其油路(11)是由壓縮機(jī)殼壁內(nèi)的通道構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3中提及的離心式壓縮機(jī)的特點(diǎn)是密封油罐(4)的水平截面積沿其高度是不變的。
全文摘要
具有內(nèi)裝密封油罐的離心式壓縮機(jī)包括壓縮機(jī)殼體(1)、位于壓縮機(jī)殼體(1)上的密封油罐(4)、布置在壓縮機(jī)殼體(1)內(nèi)的兩個(gè)密封部件(12)和(13)及連接上述油罐(4)與密封部件的油路(11)。在此結(jié)構(gòu)中，密封油罐(4)與壓縮機(jī)殼體是制成一體并具有它們的共用壁(5)。
文檔編號F04D17/10GK1040661SQ8810614
公開日1990年3月21日 申請日期1988年8月20日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月20日
發(fā)明者弗拉季米爾·維科托羅維奇·阿克波夫, 科哈尼夫·艾布里基米墨維奇·曼尤里托夫, 艾維安·尼科羅維奇·普雷馬克, 科爾·布里索維奇·薩安特斯夫, 希墨恩·查爾曼羅維奇·薩波索夫, 康斯坦丁·亞歷山大羅維奇·特羅夫 申請人:弗·依·列寧生產(chǎn)聯(lián)合企業(yè)-“涅復(fù)斯基工廠”