[发明专利]多级齿轮式压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种多级齿轮式压缩机，其具有第一过程级、第二过程级和传动机构，具有不同转速的两个过程级经由所述传动机构彼此耦联。

背景技术

齿轮式压缩机在冶金学中并且在其他工艺中用于对空气或者化学气体进行压缩、进行气体分离。空气和在下面简化地同样称作为空气的其他气体在第一过程级中被压缩到第一压力，然后被输送给第二过程级，所述空气在所述第二过程级处被压缩到更高的第二压力。

例如用于每天生产几千吨氧气的现代化空气分离设备的大型齿轮式压缩机必须以高的效率压缩高的体积流。为了达到高的效率而以不同的转速运行起到空气压缩作用的过程级，其中第二过程级与第一过程级相比通常以更高的转速运行。

为了借助单个压缩机驱动器产生不同的转速，齿轮式压缩机配备有将具有不同的转速的两个过程级彼此耦联的传动机构。驱动器不仅能够是电机，而且能够是涡轮机，例如蒸汽轮机或者燃气轮机。

发明内容

本发明的目的是，提供一种多级齿轮式压缩机，其能够以低的耗费和高的效率运行。

所述目的通过开始所述类型的多级齿轮式压缩机来实现，其中传动机构根据本发明将具有第三转速的压缩机驱动轴与两个过程级耦联，其中第三转速不同于两个过程级的转速。

本发明基于下述考虑，需要大至1000U/min以上的过程级转速以进行空气压缩，以便能够以高的效率压缩非常大的空气体积。如果将电机用作为压缩机驱动器，那么所述电机为了能够直接地与两个动叶轮中的一个刚性地耦联必须是极其快速运转的电机，所述电机例如具有变频器。这种电机是昂贵的。

因此为了能够应用标准电机，有利的是，传动机构将压缩机驱动器的转速、即压缩机驱动轴的转速转换到适合于过程级的转速，尤其转换到适合于第一过程级的转速。由此，压缩机传动机构的相对低的转速能够被转换到第一过程级的更高的第二转速和第二过程级的还要更高的第三转速。压缩机传动机构和两个过程级能够以分别对于其而言最佳的转速运行，使得能够借助简单的驱动器，例如简单的电机，以高的效率运行齿轮式压缩机。

齿轮式压缩机能够是空气压缩机或者过程气体压缩机，其中每种类型的气体在下面也简单地称作空气。适宜的是，齿轮式压缩机是涡轮压缩机。也称作连接轴的压缩机驱动轴用于与压缩机驱动器连接、即用于传递从压缩机驱动器完全地进入到齿轮式压缩机中的驱动功率。

过程级能够是如下径流式压缩机级，所述径流式压缩机级具有例如以如在齿轮式压缩机中常见的悬伸级的结构形式的一个动叶轮或者在两个轴承之间的、相继设置在轴承上的多个动叶轮。过程级也能够是包括一个或多个在轴上旋转的轴流式叶片排的轴流式压缩机级。

为了简化术语，在下面径流式压缩机级的动叶轮和轴流式压缩机级的旋转的叶片排也称作叶轮。两个过程级中的每一个配备有至少一个叶轮。过程级的转速是所述过程级的至少一个叶轮的转速。具有不同的转速的两个过程级的叶轮通过传动机构彼此耦联。

过程级的特征在于例如进口接管的进口和例如出口接管的出口。所述过程级能够包括一个或多个叶轮，其中当两个径向动叶轮分别具有自身的进口和出口时，两个所述径向动叶轮也能够在共同的轴上形成两个过程级。过程级能够实现在工作过程中的一个工作阶段或者一个工作步骤，例如空气压缩。两个过程级能够在单独的工作过程中相继地实施两个工作步骤或者在两个分开的工作过程中实施两个工作步骤。两个过程级能够将相同的空气相继地压缩到不同的压力。为此，两个过程级能够适宜地以不同的形状和/或尺寸构成。有利地，过程级和传动机构设置在唯一的压缩机壳体中并且由其包围。

压缩机壳体适宜地包括多个彼此封闭的压力腔，其中第一过程级、第二过程级和传动机构能够压密地彼此分界。

在本发明的一个有利的实施形式中，传动机构包括行星齿轮传动机构。借助于行星齿轮传动机构能够稳定地并且长时间可靠地传递高的力和高的转速。

当将太阳轮设置在传动机构中央时，即尤其与两个过程级的驱动轴中心对称地设置时，能够实现将行星齿轮传动机构尤其有效地设置在整个传动机构中。尤其有利的是，将太阳轮轴与第一过程级的轴对准地设置。

此外提出，压缩机驱动轴经由行星齿轮传动机构与两个过程级耦联。两个过程级的驱动能量能够经由唯一的行星齿轮传动机构引导，由此有效地利用所述行星齿轮传动机构。适宜的是，压缩机驱动轴同心于行星齿轮传动机构地引导，其中压缩机驱动轴与太阳轮的轴对准地设置是有利的。