多段式離心壓縮機的制作方法
【專利摘要】一種多段式離心壓縮機(1)至少包括第一區段(2)和第二區段(3)；各個區段(2,3)具有入口管道(7,8)和排出管道(9,10)，第一區段(2)的排出管道(9)置于與第二區段(3)的入口管道(8)流體連通，第二區段(3)構造成壓縮由第一區段(2)壓縮的流體；第二區段(3)的排出管道(10)鄰近第一區段(2)的入口管道(7)。
【專利說明】多段式離心壓縮機
[0001 ] 描述
本發明涉及多段式離心壓縮機。這樣的壓縮機用于處理處于氣體或汽化狀態的工作流體。例如，這樣的壓縮機可用于壓縮二氧化碳。
[0002]多段式壓縮機是本領域中已知的。這樣的壓縮機可包括第一區段和第二區段。區段串聯地操作，其中第二區段處理第一區段的輸出。
[0003]兩個區段在公共軸線上旋轉，且每一個包括多個葉輪，各個葉輪均具有多個葉片。各個區段的葉輪串聯地布置。因此，工作流體由各個葉輪按序從初始壓力壓縮至最終壓力。
[0004]各個區段還具有中心區和外周區。實際上，各個區段具有定位在外周區中的入口管道和排出管道。第一區段的排出管道大體上放置成與第二區段的入口管道流體連通。換言之，第二區段在工作流體已經由第一區段處理之后壓縮工作流體。
[0005]此外，壓縮機具有第一排出渦管和第二排出渦管，其聚集分別來自第一區段和第二區段的末級葉輪的工作流體，以便將其轉送到排出區。由于轉子動態約束，為了保持轉子軸承跨距盡可能短，一個或兩個排出渦管沿周向置于以上第一區段和第二區段的隔板組上方的返回通道U形彎頭外。
[0006]在現有技術中，第一區段和第二區段可布置成〃背對背〃或〃直列式〃構造。在〃背對背"布置中，第一區段和第二區段的排出渦管并排位于壓縮機本體的中部中。在"直列式"布置中，仍位于壓縮機的中部的第一區段的排出渦管鄰近第二區段的入口。另外，第二相排出口置于第一區段入口的相對側上。然而，每當需要轉子軸承跨距減小來實現可接受的壓縮機轉子動態行為時，第一區段排出渦管在"背對背"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力性能要求約束，故結果在于壓縮機的外殼的增大的尺寸，這繼而又對整個壓縮機重量、成本和可管理性有負面影響。
[0007]概要
本發明的第一實施例因此為至少包括第一區段和第二區段的多段式離心壓縮機。各個區段至少包括具有多個葉片的葉輪。各個區段還具有旋轉軸線。此外，各個區段具有中心區和外周區。各個區段具有定位在外周區中的入口管道和排出管道。第一區段的排出管道置于與第二區段的入口管道流體連通，使得第二區段構造成在流體由第一區段壓縮之后壓縮該流體。此外，第一區段的排出管道定位在壓縮機的端部處。第二區段的排出管道鄰近第一區段的入口管道。
[0008]有利地，這允許將第一排出渦管置于壓縮機的軸向末端。這繼而又導致外殼的直徑的顯著減小，而不增大軸承跨距。
[0009]其它細節和特定實施例將參照附圖，在附圖中:
一圖1為根據本發明的第一實施例的多段式離心壓縮機的側向截面視圖；
一圖1a為根據本發明的第二實施例的多段式離心壓縮機的側向截面視圖的細節；
一圖2為圖1的多段式離心壓縮機的示例性圖示；以及一圖3為根據圖1a的實施例的多段式離心壓縮機的示意圖。
[0010]詳細描述示例性實施例的以下描述參照了附圖。不同圖中的相同參考標號表示相同或類似的元件。以下詳細描述不限制本發明。作為替代，本發明的范圍由所附權利要求限定。
[0011]貫穿說明書提到的〃一個實施例〃或〃實施例〃意思是連同實施例描述的特定特征、結構或特點包括在公開的主題的至少一個實施例中。因此，貫穿說明書的各個位置出現的短語"在一個實施例中"或"在實施例中"不一定是指相同的實施例。此外，特定特征、結構或特點可在一個或多個實施例中以任何適合的方式組合。
[0012]因此，將通過參照附圖來描述多段式離心壓縮機，在附圖中將以數字I表示。此離心壓縮機I具有將工作流體從初始壓力壓縮至最終壓力的功能。這兩個壓力的準確值可變化，因為它們取決于特定應用。然而，初始壓力可范圍從低于大氣直至幾百巴。最終壓力例如可為800巴。
[0013]詳細而言，壓縮機I至少包括第一區段2和第二區段3。各個區段2、3具有中心區2a、3a和外周區2b、3b。第一區段2具有將工作流體從初始壓力壓縮至中間壓力的功能。第二區段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巴的初始壓力和100巴的最終壓力，中間壓力例如可為35巴。另外，各個區段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定位在相應區段的外周區213、313中。關于管道7、8、9、10的其它細節將在本公開內容的以下部分中給出。
[0014]更詳細而言，各個區段2、3至少包括具有多個葉片5的葉輪4。根據圖1中所示的發明的實施例，各個區段2、3包括多個葉輪4 ο各個區段2、3的葉輪4串聯地布置，以便由各個葉輪4壓縮的工作流體給送至下一個葉輪4用以進一步壓縮。各個葉輪從位于葉輪4的中部附近的入口 11汲取工作流體，且將其排出至擴散器12。特別而言，各個葉輪4的擴散器12置于與下一個葉輪4的入口 11直接流體連通。各個區段2、3的第一葉輪4的入口 11置于與相應的入口管道7、8直接流體連通。末級葉輪4的擴散器12置于與相應區段2、3的排出管道9、10流體連通。
[0015]此外，壓縮機I還包括與第一區段2的排出管道9流體連通的第一排出渦管18。優選地，第一排出渦管18懸垂布置且相對于第一區段2在外周。壓縮機I還包括與第二區段3的排出管道10流體連通的第二排出渦管19。優選地，各個區段2、3的末級葉輪4的擴散器12置于與相應的排出渦管18、19直接流體連通。更詳細而言，排出渦管18、19大致為具有可變區段的圓形通道，其聚集來自各個區段2、3的末級葉輪4的擴散器12的流體。實際上，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區段2、3的排出管道9、10。根據圖1中的實施例，第二排出渦管19相對于第二區段3布置在外部。排出渦管18、19自身是離心壓縮機領域中已知的，且因此不會在本公開內容中進一步詳述。
[0016]壓縮機I包括連接到第一區段2和第二區段3的軸6。軸連接到電機(附圖中未示出)，電機將功率提供至軸6，且因此提供至第一區段2和第二區段3兩者的葉輪4。特別而言，軸6具有為其旋轉軸線的中心軸線"A"。
[0017]各個區段2、3具有旋轉軸線，其在所示實施例中利用軸6的中心軸線"A〃標記。換言之，區段2、3為同軸的。
[0018]第一區段2的排出管道9置于與第二區段3的入口管道8流體連通。換言之，第二區段3構造成壓縮由第一區段2壓縮的流體。因此，從壓縮過程觀點看，第二區段3相對于第一區段2置于下游。另外，換熱器15置于第一區段2的排出管道9與第二區段3的入口管道8之間。因此，工作流體在第一區段2與第二區段3之間冷卻。
[0019]根據圖1中所示的實施例，第二區段3的排出管道10鄰近第一區段2的入口管道7。更詳細而言，壓縮機I包括壁13，其至少部分地限定第二區段3的排出管道10。實際上，壁13用作相間隔板，因為其任務在于經受第一區段2的入口管道7與第二區段3的排出管道10之間的壓差引起的軸向負載。壁13也以一種方式定形為以便適應第一區段2的入口管道7和第二區段3的排出管道10兩者，同時最大限度減小對壓縮機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，同時減小其厚度。
[0020]根據本發明的實施例，壓縮機I包括第二區段3的排出管道10與第一區段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在上文限定的初始壓力和最終壓力之間操作。更詳細而言，相間密封件14安裝在壁13內。相間密封件14優選為迷宮式密封件，然而也可使用任何適合類型的已知密封件。
[0021]更詳細而言，第二區段3的末級通過相間密封件14置于與第一區段2的入口管道7流體連通。換言之，工作流體可從第二區段3的末級葉輪4流回第一區段2的入口管道7，由第二區段3的排出管道10的最終壓力與第一區段2的入口管道7的初始壓力之間的壓差驅動。
[0022]為了限制此布置的效率損失，相間密封件14的備選實施例在圖1a和圖3中示出。特別地，第二區段3的末級葉輪4的擴散器12也可通過相間密封件14置于與第一區段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鄰近第一區段2，特別而言鄰近第一區段2的入口管道7。相間密封件14的第二部分14b鄰近第二區段3，特別而言鄰近第二區段3的排出管道10。
[0023]更詳細而言，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和與第一區段2的排出管道9(優選在換熱器15的上游)流體連通。
[0024]以此方式，來自相間密封件14的較高壓力側(其為第二部分14b)的熱泄漏物與來自第一區段的排出口的同樣地熱的氣體混合。此混合在換熱器15上游發生，以便冷卻來自第一區段3的所述泄漏物和排出氣體兩者。
[0025]由于排出管道9相對于室22的較大的大小，故第一區段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內類似于中間壓力的壓力。以此方式，室22與第一區段2的入口之間的壓差減小，且這兩個區之間的泄漏因此也減小。
[0026]在該特定實施例中，壓縮機I還包括兩個另外的密封系統17。第一個另外的密封系統17布置在第一區段2的末級之間。實際上，該另外的密封系統17布置在中心軸線"A"與第一排出渦管18之間。第二個另外的密封系統17鄰近第二區段3的入口管道8。
[0027]壓縮機I還包括推力軸承23，其根據本文所述的實施例置于第一區段2的排出管道9旁邊。此推力軸承23自身是本領域中的技術人員已知的，且因此將不會進一步詳述。
[0028]實際上，在該實施例中，壓縮機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壓縮機端部之間的密封平衡管線的壓縮機效率提高外，該狀態還允許了壓縮機軸承跨距的進一步減小，因為其不需要額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I還包括至少部分地包圍第一區段2和第二區段3的殼20。優選地，殼20包含第一區段2和第二區段3兩者。殼20具有大致等于第二排出渦管19的外徑的內徑。實際上，由于區段2、3的往復布置，殼20的尺寸可相對于現有技術顯著地減小。
【主權項】
1.多段式離心壓縮機(I)，至少包括第一區段(2)和第二區段(3)，各個區段(2，3)至少包括具有旋轉軸線(A)的葉輪(4);各個區段(2，3)還具有中心區(2a，3a)和外周區(2b，3b);各個區段(2，3)具有定位在所述外周區(2b，3b)中的入口管道(7，8)和排出管道(9，10)，所述第一區段(2)的排出管道(9)置于與所述第二區段(3)的入口管道(8)流體連通，所述第二區段(3)構造成壓縮由所述第一區段(2)壓縮的流體;其中所述第二區段(3)的排出管道(10)鄰近所述第一區段(2)的入口管道(7)。2.根據權利要求1所述的壓縮機(I)，其特征在于，所述第一區段(2)的排出管道(9)定位在所述壓縮機的端部處。3.根據權利要求2所述的壓縮機(I)，其特征在于，所述壓縮機(I)還包括與所述第一區段(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)懸垂布置且相對于所述第一區段(2)在外周。4.根據權利要求1或權利要求2或權利要求3所述的壓縮機(I)，其特征在于，所述壓縮機(I)還包括區段間的壁(13)，其至少部分地限定所述第二區段(3)的排出管道(10)和所述第一區段(2)的入口管道(7)。5.根據前述權利要求所述的壓縮機(I)，其特征在于，所述第一區段(2)的排出管道(9)和所述第二區段(3)的入口管道(8)相對于所述區段間的壁(13)置于相對端上。6.根據前述權利要求中任一項所述的壓縮機(I)，其特征在于，所述壓縮機(I)還包括在所述第二區段(3)的排出管道(10)與所述第一區段(2)的入口管道(7)之間的相間密封件(14)。7.根據前述權利要求所述的壓縮機(I)，其特征在于，所述相間密封件(14)置于所述區段間的壁(13)內。8.根據權利要求6或權利要求7所述的壓縮機(I)，其特征在于，各個葉輪(4)構造成從入口(11)汲取工作流體，且將所述工作流體排放到擴散器(12)中；所述第二區段(3)的擴散器(12)通過所述相間密封件(14)置于與所述第一區段(2)的入口(11)流體連通。9.根據前述權利要求所述的壓縮機(I)，其特征在于，所述擴散器(12)還通過所述相間密封件(14)與所述第一區段(2)的排出管道(9)流體連通。10.根據前述權利要求所述的壓縮機(I)，其特征在于，所述相間密封件(14)包括鄰近所述第一區段(2)的第一部分(14a)，以及鄰近所述第二區段(3)的第二部分(14b)。11.根據前述權利要求所述的壓縮機(I)，其特征在于，所述第一部分(14a)鄰近所述第一區段(2)的入口管道(7)。12.根據權利要求10或權利要求11所述的壓縮機(I)，其特征在于，所述相間密封件(14)的所述第二部分(14b)鄰近所述第二區段(3)的排出管道(10)。13.根據前述權利要求中任一項所述的壓縮機(I)，其特征在于，所述壓縮機(I)還包括在所述第一區段(2)的排出管道(9)與外部環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)布置在所述旋轉軸線(A)與所述第一排出渦管(18)之間。14.根據前述權利要求中任一項所述的壓縮機(I)，其特征在于，所述壓縮機(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)相對于來自所述第二區段(3)的至少一個葉輪(4)沿周向布置。15.根據前述權利要求中任一項所述的壓縮機(I)，其特征在于，所述壓縮機(I)還包括至少部分地包圍所述第一區段(2)和所述第二區段(3)的殼(20);所述殼(20)具有大致等于所述第二排出渦管(19)的外徑的內徑。16.根據前述權利要求中任一項所述的壓縮機(I)，其特征在于，所述壓縮機(I)還包括在所述第一區段(2)的所述排出管道(9)旁邊的推力軸承(23)。17.根據前述權利要求中任一項所述的兩段式壓縮機(I)。
【文檔編號】F04D29/42GK106030116SQ201480069368
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年12月16日
【發明人】F.薩里
【申請人】諾沃皮尼奧內股份有限公司