[发明专利]多级离心压缩机

说明书

技术领域

本文公开的主题的实施例大体涉及多级离心压缩机。更特别地，本文公开的实施例涉及设有可动入口导叶的离心压缩机。

背景技术

如今在广泛的应用中在许多行业中大量使用离心压缩机。从离心压缩机用户到离心压缩机厂商的一致要求是生产大小更小和成本更低的、具有与目前生产的离心压缩机相同的性能特性的机器。这个要求包括必须提高压缩机的效率，使得减小离心压缩机的大小，从而降低机器成本，而不降低机器的性能。

离心压缩机一般具有多个级，各个级包括旋转叶轮，以及返回通道，返回通道包括固定返回通道叶片，其形成固定导叶，以沿着通过机器的气体流径使压缩气体从一个级的叶轮的出口位置转向到下一级的叶轮的进入位置，并且移除流的切向分量。

在一些已知离心压缩机中，提供可动入口导叶(也称为可变的入口导叶)，以取决于机器的工作状况来修改进入气态流的流状况。

图1示出现有技术的多级离心压缩机，整体上标为100。压缩机100具有外壳101，外壳101设有入口歧管102和出口歧管103。在壳101的内部布置若干构件，整体上称为“压缩机套件(bundle)”，它们限定多个压缩机级。更特别地，在壳1的内部布置旋转轴105。轴105由两个端部轴承106、107支承。各个轴承实际上可为由一个或多个轴承构件组成的轴承组件。在两个轴承106、107之间，多个叶轮109安装在轴105上。第一叶轮109的入口109A与入口气室111处于流体连通，其中，待压缩的气体输送通过入口歧管102。气体流沿径向进入入口气室111，然后输送通过一组可动入口导叶113，并且沿基本轴向方向进入第一叶轮109。

最后一个叶轮109的出口109B与螺旋管115处于流体连通，螺旋管115收集压缩气体，并且将压缩气体输送向出口歧管103。

固定隔板117布置在各对按顺序布置的叶轮109之间。隔板117可形成为单独的沿轴向堆叠的构件。在其它实施例中，隔板117可形成为两个基本对称的半部。各个隔板117限定返回通道119，返回通道119从相应的上游叶轮109的径向出口延伸到相应的下游叶轮109的入口，从而使压缩气态流从上游叶轮返回到下游叶轮。固定叶片121设置在返回通道119中，以移除流的切向分量，同时使压缩气体从上游叶轮转向到下游叶轮。

发明内容

提供一种多级压缩机，其包括容纳在壳中且由端部轴承支承的旋转轴。一个或多个叶轮支承在轴承间，即，在轴上在端部轴承之间，端部轴承将轴旋转地支承在压缩机壳中。额外的叶轮安装在外悬位置上，即，以悬臂的方式支承在轴的一端处。特别地，外悬式叶轮是最上游叶轮，即，布置在面向压缩机的入口气室的轴端处的叶轮。返回通道设置在外悬式叶轮和后面的轴承间叶轮之间。因而外悬式叶轮布置在入口气室中，入口气室可能没有沿着旋转轴线的机械构件；入口气室结合在壳中。因而从压缩机入口到第一外悬式叶轮的轴向入口的气体流较简单。入口导叶可置于入口气室外部的容易接近的位置上，例如在入口歧管处。第一轴承通过第一隔板和相关固定返回通道叶片而连接到压缩机的固定结构上。

根据一些实施例，因而提供一种多级离心压缩机，其包括壳和通过至少第一轴承和第二轴承旋转地支承在壳中的轴。压缩机进一步包括外悬式叶轮和安装在第一轴承和第二轴承之间的至少一个轴承间叶轮。外悬式叶轮和轴承间叶轮安装在轴上以随其旋转。第一隔板组件位于壳中，并且包括返回通道组件，返回通道组件具有多个固定返回通道叶片，从而限定多个返回导叶，以使压缩气体从外悬式叶轮的出口位置转向到相邻轴承间叶轮的入口位置。根据一些实施例，固定返回通道叶片延伸到紧邻所述多个返回通道的弯曲顶点的区域。这个布置提供额外的机械刚度。隔板组件容纳第一轴承和第二轴承中的一个。因而从外悬式叶轮朝向轴承间叶轮(一个或多个)的直接流连接完全形成于压缩机壳内。

根据一些实施例，多个轴承间叶轮可支承在旋转轴上。

根据一些实施例，压缩机可设有成组件的可变的入口导叶。在优选示例性实施例中，可变的入口导叶位于压缩机壳的外部。例如，可变的入口导叶，也称为可动入口导叶，可沿径向位于入口歧管处，在入口气室的上游，外悬式叶轮的轴向入口定位在入口气室处。

根据一些实施例，入口歧管可相对于压缩机轴的旋转轴线沿径向布置。在其它实施例中，入口歧管可布置成与外悬式叶轮基本同轴，以产生轴向气体入口流。