[发明专利]离心式压缩机

说明书

本项发明属于压缩机制造业，更准确说，属于离心式压缩机。

本项发明可以最有效地用于高速离心式压缩机，而该高速离心式压缩机在环形汇集气室和出气管内的被压缩工作介质具有高的流动速度。这种压缩机可以用来沿气体的主干管道抽运气体，可以用于加工石油和气体的工艺装备，可以用来向高炉鼓风，向空气分配装置供给空气，以及用于其它领域。

当前，无论在传统的还是在重新研制的生产工艺流程中，由于压缩机的使用容积的增大，在全世界的压缩机制造业生产实践面前，尖锐地提出了研制在流量的大变化范围内是经济的，而在运行中是可靠的离心式压缩机的课题。

离心式压缩机（专业产品目录“离心式压缩机和与其匹配的驱动汽轮机”，第一部分，动力机械制造工业科学实验情报研究所，1987，莫斯科，92～94页，图97、80）一般包含壳体和在壳体内顺次安置的工作轮，扩压器，扩压器外面的环形空间以及环形汇集气室。环形空间和环形汇集气室由壳体壳壁的内圆柱表面加以限制。环形汇集气室通过环形间隔与扩压器外面的环形空间连通。压缩机装有沿切线方向的出气管，其内腔是环形汇集气室和扩压器外面的环形空间在切线方向的延长部分，并且出气管管壁的内表面和壳体的内圆柱面形成一个“舌形部”。

在这样的压缩机内，扩压器后面的被压缩工作介质的大部分通过连通扩压器外面的环形空间和环形汇集气室的环形间隔进入环形汇集气室，进而流入出气管，而扩压器和扩压器外面环形空间后面的被压缩工作介质的小部分直接流入出气管。这样安排从离心式压缩机内排出被压缩工作介质的优越性，是可以减少环形汇集气室内和出气管内被压缩工作介质的气流对上述元件，即扩压器和工作轮工作的反向动力影响。因而可以减小压缩机工作过程中这些部件疲劳折断的概率。

但是，由于在出气管入口所在的范围内，被压缩工作介质具有复杂的流动特性，使得这种优越性的作用丧失掉很多。扩压器外面的环形空间和环形汇集气室通过出气管入口与出气管相通。在这个入口的范围内，扩压器外面的环形空间，环形汇集气室和出气管中的气流的运动，相互之间不协调。从扩压器外面环形空间流出的气流，在径向平面内的速度大小和流动方向，与从环形汇集气室内流出的气流，在径向平面内的速度大小和运动方向很不相同。此外，从扩压器外面环形空间通过环形间隔进入环形汇集气室的气流具有轴向（横向）分速度，该轴向分速度的方向在出气管的入口范围内与环形汇集气室内气流的运动方向相垂直。所有这一切，第一，在出气管入口范围内，将在形成旋涡上引起颇大的能量损失，这样会严重降低压缩机的效率。第二，与此同时，由于气流的旋涡和搅拌在环形汇集气室的起始截面内，即环形汇集气室接近“舌形部”的横截面内，会出现郁滞区。郁滞区使环形汇集气室的部分容积不能参加工作，并且由于在环形汇集气室内气流的平均流量速度的增加，会造成附加的能量损失，这样更可降低压缩机的效率。第三，郁滞区将使扩压器外面的环形空间，环形汇集气室和出气管的实际需要截面变窄小，破坏气流相对于压缩机工作轮轴线的对称性，并且会引起气流的实际参数与计算机参数的偏差。这样将限制压缩机的经济运行区，即减小空压机流量的变化范围，而在此范围内可以保证压缩机能够经济运行，同时将进一步降低压缩机的效率，并且对工作轮和扩压器的工作产生反向动力影响，这样可能导致这些部件的疲劳折断，即降低压缩机的运行可靠性。除此以外，由于扩压器外面环形空间和环形汇集气室内气流的平均流量速度的增加，当气流冲到“舌形部”时，将增大冲击损失，这样也会降低压缩机的效率，并使压缩机的经济运行区变窄。

最后，在这样的压缩机内，部分气流在环形汇集气室内完成再循环。位于出气管入口范围内的旋涡区对再循环气流的强度和再循环的工作介质量有较大的影响。旋涡区会妨碍一部分工作介质气流从环形汇集气室进入出气管，强迫这部分工作介质气流在环形汇集气室内，亦即绕工作轮的转动轴线完成重复的圆周运动。这样将限制压缩机的经济运行区，并且将更降低压缩机的效率。

力图提高压缩机的效率，扩大其经济运行区，并且消除环形汇集气室对工作轮和扩压器工作的反向动力影响，导致了研制离心式压缩机的结构，在这种压缩机里，将位于与“舌形部”和确定环形汇集气室内径的圆柱表面相切的平面内的分隔筋，安装于环形汇集气室。这种分隔筋将环形汇集气室的起始部分与排气部分分隔开（B、，里斯“离心式压缩机器”，1981，机械制造工业出版社，列宁格勒，205页，图3.87）。在其它方面，这种压缩机的制作类似于前述压缩机的制作。