多段式離心壓縮機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種多段式離心壓縮機(jī)(1)至少包括第一區(qū)段(2)和第二區(qū)段(3)；各個(gè)區(qū)段(2,3)具有入口管道(7,8)和排出管道(9,10)，第一區(qū)段(2)的排出管道(9)置于與第二區(qū)段(3)的入口管道(8)流體連通，第二區(qū)段(3)構(gòu)造成壓縮由第一區(qū)段(2)壓縮的流體；第二區(qū)段(3)的排出管道(10)鄰近第一區(qū)段(2)的入口管道(7)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】多段式離心壓縮機(jī)
[0001 ] 描述
本發(fā)明涉及多段式離心壓縮機(jī)。這樣的壓縮機(jī)用于處理處于氣體或汽化狀態(tài)的工作流體。例如，這樣的壓縮機(jī)可用于壓縮二氧化碳。
[0002]多段式壓縮機(jī)是本領(lǐng)域中已知的。這樣的壓縮機(jī)可包括第一區(qū)段和第二區(qū)段。區(qū)段串聯(lián)地操作，其中第二區(qū)段處理第一區(qū)段的輸出。
[0003]兩個(gè)區(qū)段在公共軸線上旋轉(zhuǎn)，且每一個(gè)包括多個(gè)葉輪，各個(gè)葉輪均具有多個(gè)葉片。各個(gè)區(qū)段的葉輪串聯(lián)地布置。因此，工作流體由各個(gè)葉輪按序從初始?jí)毫嚎s至最終壓力。
[0004]各個(gè)區(qū)段還具有中心區(qū)和外周區(qū)。實(shí)際上，各個(gè)區(qū)段具有定位在外周區(qū)中的入口管道和排出管道。第一區(qū)段的排出管道大體上放置成與第二區(qū)段的入口管道流體連通。換言之，第二區(qū)段在工作流體已經(jīng)由第一區(qū)段處理之后壓縮工作流體。
[0005]此外，壓縮機(jī)具有第一排出渦管和第二排出渦管，其聚集分別來(lái)自第一區(qū)段和第二區(qū)段的末級(jí)葉輪的工作流體，以便將其轉(zhuǎn)送到排出區(qū)。由于轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)約束，為了保持轉(zhuǎn)子軸承跨距盡可能短，一個(gè)或兩個(gè)排出渦管沿周向置于以上第一區(qū)段和第二區(qū)段的隔板組上方的返回通道U形彎頭外。
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)中，第一區(qū)段和第二區(qū)段可布置成〃背對(duì)背〃或〃直列式〃構(gòu)造。在〃背對(duì)背"布置中，第一區(qū)段和第二區(qū)段的排出渦管并排位于壓縮機(jī)本體的中部中。在"直列式"布置中，仍位于壓縮機(jī)的中部的第一區(qū)段的排出渦管鄰近第二區(qū)段的入口。另外，第二相排出口置于第一區(qū)段入口的相對(duì)側(cè)上。然而，每當(dāng)需要轉(zhuǎn)子軸承跨距減小來(lái)實(shí)現(xiàn)可接受的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)行為時(shí)，第一區(qū)段排出渦管在"背對(duì)背"布置和"直列式"布置兩者中位于返回通道u形彎頭外。不利的是，由于排出渦管尺寸由空氣動(dòng)力性能要求約束，故結(jié)果在于壓縮機(jī)的外殼的增大的尺寸，這繼而又對(duì)整個(gè)壓縮機(jī)重量、成本和可管理性有負(fù)面影響。
[0007]概要
本發(fā)明的第一實(shí)施例因此為至少包括第一區(qū)段和第二區(qū)段的多段式離心壓縮機(jī)。各個(gè)區(qū)段至少包括具有多個(gè)葉片的葉輪。各個(gè)區(qū)段還具有旋轉(zhuǎn)軸線。此外，各個(gè)區(qū)段具有中心區(qū)和外周區(qū)。各個(gè)區(qū)段具有定位在外周區(qū)中的入口管道和排出管道。第一區(qū)段的排出管道置于與第二區(qū)段的入口管道流體連通，使得第二區(qū)段構(gòu)造成在流體由第一區(qū)段壓縮之后壓縮該流體。此外，第一區(qū)段的排出管道定位在壓縮機(jī)的端部處。第二區(qū)段的排出管道鄰近第一區(qū)段的入口管道。
[0008]有利地，這允許將第一排出渦管置于壓縮機(jī)的軸向末端。這繼而又導(dǎo)致外殼的直徑的顯著減小，而不增大軸承跨距。
[0009]其它細(xì)節(jié)和特定實(shí)施例將參照附圖，在附圖中:
一圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的多段式離心壓縮機(jī)的側(cè)向截面視圖；
一圖1a為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的多段式離心壓縮機(jī)的側(cè)向截面視圖的細(xì)節(jié)；
一圖2為圖1的多段式離心壓縮機(jī)的示例性圖示；以及一圖3為根據(jù)圖1a的實(shí)施例的多段式離心壓縮機(jī)的示意圖。
[0010]詳細(xì)描述示例性實(shí)施例的以下描述參照了附圖。不同圖中的相同參考標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件。以下詳細(xì)描述不限制本發(fā)明。作為替代，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
[0011]貫穿說(shuō)明書(shū)提到的〃一個(gè)實(shí)施例〃或〃實(shí)施例〃意思是連同實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)包括在公開(kāi)的主題的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，貫穿說(shuō)明書(shū)的各個(gè)位置出現(xiàn)的短語(yǔ)"在一個(gè)實(shí)施例中"或"在實(shí)施例中"不一定是指相同的實(shí)施例。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)可在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中以任何適合的方式組合。
[0012]因此，將通過(guò)參照附圖來(lái)描述多段式離心壓縮機(jī)，在附圖中將以數(shù)字I表示。此離心壓縮機(jī)I具有將工作流體從初始?jí)毫嚎s至最終壓力的功能。這兩個(gè)壓力的準(zhǔn)確值可變化，因?yàn)樗鼈內(nèi)Q于特定應(yīng)用。然而，初始?jí)毫煞秶鷱牡陀诖髿庵敝翈装侔汀Ｗ罱K壓力例如可為800巴。
[0013]詳細(xì)而言，壓縮機(jī)I至少包括第一區(qū)段2和第二區(qū)段3。各個(gè)區(qū)段2、3具有中心區(qū)2a、3a和外周區(qū)2b、3b。第一區(qū)段2具有將工作流體從初始?jí)毫嚎s至中間壓力的功能。第二區(qū)段3具有將工作流體從中間壓力壓縮至最終壓力的功能。例如，給定10巴的初始?jí)毫?00巴的最終壓力，中間壓力例如可為35巴。另外，各個(gè)區(qū)段2、3均具有入口管道7、8和排出管道
9、10。這些管道7、8、9、10定位在相應(yīng)區(qū)段的外周區(qū)213、313中。關(guān)于管道7、8、9、10的其它細(xì)節(jié)將在本公開(kāi)內(nèi)容的以下部分中給出。
[0014]更詳細(xì)而言，各個(gè)區(qū)段2、3至少包括具有多個(gè)葉片5的葉輪4。根據(jù)圖1中所示的發(fā)明的實(shí)施例，各個(gè)區(qū)段2、3包括多個(gè)葉輪4 ο各個(gè)區(qū)段2、3的葉輪4串聯(lián)地布置，以便由各個(gè)葉輪4壓縮的工作流體給送至下一個(gè)葉輪4用以進(jìn)一步壓縮。各個(gè)葉輪從位于葉輪4的中部附近的入口 11汲取工作流體，且將其排出至擴(kuò)散器12。特別而言，各個(gè)葉輪4的擴(kuò)散器12置于與下一個(gè)葉輪4的入口 11直接流體連通。各個(gè)區(qū)段2、3的第一葉輪4的入口 11置于與相應(yīng)的入口管道7、8直接流體連通。末級(jí)葉輪4的擴(kuò)散器12置于與相應(yīng)區(qū)段2、3的排出管道9、10流體連通。
[0015]此外，壓縮機(jī)I還包括與第一區(qū)段2的排出管道9流體連通的第一排出渦管18。優(yōu)選地，第一排出渦管18懸垂布置且相對(duì)于第一區(qū)段2在外周。壓縮機(jī)I還包括與第二區(qū)段3的排出管道10流體連通的第二排出渦管19。優(yōu)選地，各個(gè)區(qū)段2、3的末級(jí)葉輪4的擴(kuò)散器12置于與相應(yīng)的排出渦管18、19直接流體連通。更詳細(xì)而言，排出渦管18、19大致為具有可變區(qū)段的圓形通道，其聚集來(lái)自各個(gè)區(qū)段2、3的末級(jí)葉輪4的擴(kuò)散器12的流體。實(shí)際上，排出渦管
18、19還布置成使得它們可將工作流體傳送至相應(yīng)區(qū)段2、3的排出管道9、10。根據(jù)圖1中的實(shí)施例，第二排出渦管19相對(duì)于第二區(qū)段3布置在外部。排出渦管18、19自身是離心壓縮機(jī)領(lǐng)域中已知的，且因此不會(huì)在本公開(kāi)內(nèi)容中進(jìn)一步詳述。
[0016]壓縮機(jī)I包括連接到第一區(qū)段2和第二區(qū)段3的軸6。軸連接到電機(jī)(附圖中未示出)，電機(jī)將功率提供至軸6，且因此提供至第一區(qū)段2和第二區(qū)段3兩者的葉輪4。特別而言，軸6具有為其旋轉(zhuǎn)軸線的中心軸線"A"。
[0017]各個(gè)區(qū)段2、3具有旋轉(zhuǎn)軸線，其在所示實(shí)施例中利用軸6的中心軸線"A〃標(biāo)記。換言之，區(qū)段2、3為同軸的。
[0018]第一區(qū)段2的排出管道9置于與第二區(qū)段3的入口管道8流體連通。換言之，第二區(qū)段3構(gòu)造成壓縮由第一區(qū)段2壓縮的流體。因此，從壓縮過(guò)程觀點(diǎn)看，第二區(qū)段3相對(duì)于第一區(qū)段2置于下游。另外，換熱器15置于第一區(qū)段2的排出管道9與第二區(qū)段3的入口管道8之間。因此，工作流體在第一區(qū)段2與第二區(qū)段3之間冷卻。
[0019]根據(jù)圖1中所示的實(shí)施例，第二區(qū)段3的排出管道10鄰近第一區(qū)段2的入口管道7。更詳細(xì)而言，壓縮機(jī)I包括壁13，其至少部分地限定第二區(qū)段3的排出管道10。實(shí)際上，壁13用作相間隔板，因?yàn)槠淙蝿?wù)在于經(jīng)受第一區(qū)段2的入口管道7與第二區(qū)段3的排出管道10之間的壓差引起的軸向負(fù)載。壁13也以一種方式定形為以便適應(yīng)第一區(qū)段2的入口管道7和第二區(qū)段3的排出管道10兩者，同時(shí)最大限度減小對(duì)壓縮機(jī)軸承跨距增大的影響。壁13的傾斜形狀也意味著最大限度減小部分軸向偏轉(zhuǎn)，同時(shí)減小其厚度。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，壓縮機(jī)I包括第二區(qū)段3的排出管道10與第一區(qū)段2的入口管道7之間的相間密封件14。換言之，相間密封件14在上文限定的初始?jí)毫妥罱K壓力之間操作。更詳細(xì)而言，相間密封件14安裝在壁13內(nèi)。相間密封件14優(yōu)選為迷宮式密封件，然而也可使用任何適合類(lèi)型的已知密封件。
[0021]更詳細(xì)而言，第二區(qū)段3的末級(jí)通過(guò)相間密封件14置于與第一區(qū)段2的入口管道7流體連通。換言之，工作流體可從第二區(qū)段3的末級(jí)葉輪4流回第一區(qū)段2的入口管道7，由第二區(qū)段3的排出管道10的最終壓力與第一區(qū)段2的入口管道7的初始?jí)毫χg的壓差驅(qū)動(dòng)。
[0022]為了限制此布置的效率損失，相間密封件14的備選實(shí)施例在圖1a和圖3中示出。特別地，第二區(qū)段3的末級(jí)葉輪4的擴(kuò)散器12也可通過(guò)相間密封件14置于與第一區(qū)段2的排出管道9流體連通，例如圖3中示出的那樣。在該構(gòu)造中，相間密封件14包括第一部分14a和第二部分14b。相間密封件14的第一部分14a鄰近第一區(qū)段2，特別而言鄰近第一區(qū)段2的入口管道7。相間密封件14的第二部分14b鄰近第二區(qū)段3，特別而言鄰近第二區(qū)段3的排出管道10。
[0023]更詳細(xì)而言，提供了額外的密封氣體管線16。管線16置于與相間密封件14的部分14a、14b之間的室22和與第一區(qū)段2的排出管道9(優(yōu)選在換熱器15的上游)流體連通。
[0024]以此方式，來(lái)自相間密封件14的較高壓力側(cè)(其為第二部分14b)的熱泄漏物與來(lái)自第一區(qū)段的排出口的同樣地?zé)岬臍怏w混合。此混合在換熱器15上游發(fā)生，以便冷卻來(lái)自第一區(qū)段3的所述泄漏物和排出氣體兩者。
[0025]由于排出管道9相對(duì)于室22的較大的大小，故第一區(qū)段2的排出管道9與室22之間的以上流體連通允許獲得室22內(nèi)類(lèi)似于中間壓力的壓力。以此方式，室22與第一區(qū)段2的入口之間的壓差減小，且這兩個(gè)區(qū)之間的泄漏因此也減小。
[0026]在該特定實(shí)施例中，壓縮機(jī)I還包括兩個(gè)另外的密封系統(tǒng)17。第一個(gè)另外的密封系統(tǒng)17布置在第一區(qū)段2的末級(jí)之間。實(shí)際上，該另外的密封系統(tǒng)17布置在中心軸線"A"與第一排出渦管18之間。第二個(gè)另外的密封系統(tǒng)17鄰近第二區(qū)段3的入口管道8。
[0027]壓縮機(jī)I還包括推力軸承23，其根據(jù)本文所述的實(shí)施例置于第一區(qū)段2的排出管道9旁邊。此推力軸承23自身是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的，且因此將不會(huì)進(jìn)一步詳述。
[0028]實(shí)際上，在該實(shí)施例中，壓縮機(jī)的兩端處的氣體壓力具有大致相同的值。除涉及由于不需要兩個(gè)壓縮機(jī)端部之間的密封平衡管線的壓縮機(jī)效率提高外，該狀態(tài)還允許了壓縮機(jī)軸承跨距的進(jìn)一步減小，因?yàn)槠洳恍枰~外軸端迷宮密封件的安裝，也不需要平衡活塞的安裝。
[0029]壓縮機(jī)I還包括至少部分地包圍第一區(qū)段2和第二區(qū)段3的殼20。優(yōu)選地，殼20包含第一區(qū)段2和第二區(qū)段3兩者。殼20具有大致等于第二排出渦管19的外徑的內(nèi)徑。實(shí)際上，由于區(qū)段2、3的往復(fù)布置，殼20的尺寸可相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)顯著地減小。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.多段式離心壓縮機(jī)(I)，至少包括第一區(qū)段(2)和第二區(qū)段(3)，各個(gè)區(qū)段(2，3)至少包括具有旋轉(zhuǎn)軸線(A)的葉輪(4);各個(gè)區(qū)段(2，3)還具有中心區(qū)(2a，3a)和外周區(qū)(2b，3b);各個(gè)區(qū)段(2，3)具有定位在所述外周區(qū)(2b，3b)中的入口管道(7，8)和排出管道(9，10)，所述第一區(qū)段(2)的排出管道(9)置于與所述第二區(qū)段(3)的入口管道(8)流體連通，所述第二區(qū)段(3)構(gòu)造成壓縮由所述第一區(qū)段(2)壓縮的流體;其中所述第二區(qū)段(3)的排出管道(10)鄰近所述第一區(qū)段(2)的入口管道(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，所述第一區(qū)段(2)的排出管道(9)定位在所述壓縮機(jī)的端部處。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，所述壓縮機(jī)(I)還包括與所述第一區(qū)段(2)的排出管道(9)流體連通的第一排出渦管(18)，所述第一排出渦管(18)懸垂布置且相對(duì)于所述第一區(qū)段(2)在外周。4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，所述壓縮機(jī)(I)還包括區(qū)段間的壁(13)，其至少部分地限定所述第二區(qū)段(3)的排出管道(10)和所述第一區(qū)段(2)的入口管道(7)。5.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，所述第一區(qū)段(2)的排出管道(9)和所述第二區(qū)段(3)的入口管道(8)相對(duì)于所述區(qū)段間的壁(13)置于相對(duì)端上。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，所述壓縮機(jī)(I)還包括在所述第二區(qū)段(3)的排出管道(10)與所述第一區(qū)段(2)的入口管道(7)之間的相間密封件(14)。7.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，所述相間密封件(14)置于所述區(qū)段間的壁(13)內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，各個(gè)葉輪(4)構(gòu)造成從入口(11)汲取工作流體，且將所述工作流體排放到擴(kuò)散器(12)中；所述第二區(qū)段(3)的擴(kuò)散器(12)通過(guò)所述相間密封件(14)置于與所述第一區(qū)段(2)的入口(11)流體連通。9.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，所述擴(kuò)散器(12)還通過(guò)所述相間密封件(14)與所述第一區(qū)段(2)的排出管道(9)流體連通。10.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，所述相間密封件(14)包括鄰近所述第一區(qū)段(2)的第一部分(14a)，以及鄰近所述第二區(qū)段(3)的第二部分(14b)。11.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，所述第一部分(14a)鄰近所述第一區(qū)段(2)的入口管道(7)。12.根據(jù)權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，所述相間密封件(14)的所述第二部分(14b)鄰近所述第二區(qū)段(3)的排出管道(10)。13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，所述壓縮機(jī)(I)還包括在所述第一區(qū)段(2)的排出管道(9)與外部環(huán)境之間的另外的密封件(17);與所述第一排出管道(9)流體連通的第一排出渦管(18);所述另外的密封件(17)布置在所述旋轉(zhuǎn)軸線(A)與所述第一排出渦管(18)之間。14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，所述壓縮機(jī)(I)還包括與所述第二排出管道(10)流體連通的第二排出渦管(19);所述第二排出渦管(19)相對(duì)于來(lái)自所述第二區(qū)段(3)的至少一個(gè)葉輪(4)沿周向布置。15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，所述壓縮機(jī)(I)還包括至少部分地包圍所述第一區(qū)段(2)和所述第二區(qū)段(3)的殼(20);所述殼(20)具有大致等于所述第二排出渦管(19)的外徑的內(nèi)徑。16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)(I)，其特征在于，所述壓縮機(jī)(I)還包括在所述第一區(qū)段(2)的所述排出管道(9)旁邊的推力軸承(23)。17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的兩段式壓縮機(jī)(I)。
【文檔編號(hào)】F04D29/42GK106030116SQ201480069368
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日
【發(fā)明人】F.薩里
【申請(qǐng)人】諾沃皮尼奧內(nèi)股份有限公司