具有推力平衡的壓縮機(jī)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在離心壓縮機(jī)中施加的推力的平衡，并且更具體而言涉及提高離心壓縮機(jī)架構(gòu)可耐受的最大推力。
【背景技術(shù)】
[0002]在操作中，離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子通常經(jīng)歷顯著的推力。這些推力源自在級(jí)之間占優(yōu)勢(shì)的壓差和通過氣體的從軸向方向到徑向方向的方向改變而形成的移動(dòng)量。流率趨向于生成從壓縮機(jī)的吸口引導(dǎo)到排口的推力。各葉輪的極限處的壓差沿相反方向推進(jìn)。
[0003]此種現(xiàn)象的補(bǔ)償通常通過使用平衡活塞來執(zhí)行，該平衡活塞沿與源自流率的推力相同的方向作用。記住，壓縮機(jī)可能在各種條件下操作，活塞設(shè)計(jì)成跨過整個(gè)操作范圍減小推力區(qū)域。安裝推力軸承以抵抗剩余的推力，盡管通過活塞實(shí)現(xiàn)平衡，但該剩余的推力仍然殘存。
[0004]在某些特定的壓縮機(jī)案例，諸如，例如具有寬流率范圍(即具有高流率系數(shù))的壓縮機(jī)中，推力軸承不是足夠的。為了克服該缺陷，已知的實(shí)踐是在平衡管線上放置控制閥，即，在活塞后腔與壓縮機(jī)吸口之間放置控制閥。閥是通過推力測(cè)量探針來控制的，并且調(diào)節(jié)活塞后腔中的壓力。推力因此消除或至少減小，以保持其處于推力軸承的能力范圍內(nèi)。
[0005]為了避免當(dāng)控制閥關(guān)閉并且后腔被加壓時(shí)可損壞軸承或動(dòng)態(tài)密封的氣體泄漏，吸入室通過迷宮式密封件件而布置在活塞后腔之后，并且在控制閥輸出處通過吸入管而聯(lián)接到吸入管線。
[0006]然而，該解決方案不能實(shí)現(xiàn)在高氣體流率的情況下補(bǔ)償推力。實(shí)際上，即使在控制閥在平衡管線上關(guān)閉的情況下，也不能在活塞后腔中達(dá)到排出壓力，這導(dǎo)致推力補(bǔ)償?shù)臉O限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此發(fā)明的目標(biāo)是增大可使用的推力范圍且因此增大由壓縮機(jī)覆蓋的流率范圍。
[0008]為此，本發(fā)明提出一種用于馬達(dá)-壓縮機(jī)裝置組的壓縮機(jī)，在旋轉(zhuǎn)軸上包括:平衡活塞、一組葉輪、在與該組葉輪相反的一側(cè)上鄰近平衡活塞的活塞后腔、適于將后腔聯(lián)接到該組葉輪的輸入的調(diào)節(jié)閥、聯(lián)接到該組葉輪的輸入的吸入壓力室，后腔布置在平衡活塞與吸入壓力室之間。
[0009]根據(jù)一般特征，壓縮機(jī)包括布置在活塞后腔與吸入壓力室之間的排出壓力室，排出壓力室經(jīng)由排出管線而聯(lián)接到位于該組葉輪與平衡活塞之間的排出區(qū)域。
[0010]當(dāng)壓縮機(jī)在高流率下操作時(shí)，也就是說對(duì)于為在1.05到1.2之間的每個(gè)葉輪的壓力比，布置在活塞后腔與吸入壓力室之間的排出壓力室因此使得可能平衡在平衡活塞的任一側(cè)上的壓力，并且因此避免泄漏到密封器件或軸承。在實(shí)踐中，通過關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，包含在排出區(qū)域中的氣體，和包含在聯(lián)接到排出區(qū)域的排出壓力室中的那些氣體，將朝壓力較小的活塞后腔迀移，直到在活塞后腔中獲得接近排出壓力的壓力。在平衡活塞的任一側(cè)上的壓差被抵消，因此減小施加于旋轉(zhuǎn)軸上的推力。
[0011]優(yōu)選地，壓縮機(jī)包括輸入凸緣，該輸入凸緣形成在氣體輸入管線上，該氣體輸入管線聯(lián)接到該組葉輪的輸入。
[0012]氣體輸入管線和吸入管線因此都聯(lián)接于該組葉輪的輸入，該組葉輪然后接收從輸入凸緣噴射的氣體以及來自吸入室的氣體。來自吸入室的氣體散發(fā)來自排出壓力室的氣體泄漏。吸入壓力室使得一方面可能避免使來自排出壓力室的氣體泄漏到達(dá)并損壞密封器件或軸承，且使得另一方面可能使在室之間的泄漏中損失的氣體再循環(huán)。
[0013]壓縮機(jī)可包括迷宮式密封件，這些迷宮式密封件一方面布置于吸入壓力室與排出壓力室之間，且另一方面布置于排出壓力室與活塞后腔之間。
[0014]壓縮機(jī)可優(yōu)選地包括壓縮機(jī)護(hù)套，該壓縮機(jī)護(hù)套適于包括該組葉輪、平衡活塞、活塞后腔、排出壓力室和吸入壓力室，該護(hù)套通過密封器件以密封不漏的方式封閉，這些密封器件在壓縮室的任一側(cè)上安裝在旋轉(zhuǎn)軸上或定子上。
[0015]壓縮機(jī)可優(yōu)選地包括適于對(duì)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行支承的磁性軸承或油軸承。
[0016]壓縮機(jī)還可包括抵接件，該抵接件布置在旋轉(zhuǎn)軸上并且適于抵接在布置在抵接件的任一側(cè)上并且獨(dú)立于旋轉(zhuǎn)軸的支承器件。
[0017]壓縮機(jī)可包括適于測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸上的推力水平的傳感器，和適于基于測(cè)得的推力水平來對(duì)控制閥進(jìn)行控制的控制器件。
[0018]根據(jù)另一方面，提議包括馬達(dá)和如上所述的壓縮機(jī)的馬達(dá)-壓縮機(jī)裝置組。
【附圖說明】
[0019]通過研究本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的參考附圖給出的以下說明，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見，附圖示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的壓縮機(jī)的實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在例示的示范實(shí)施例中，壓縮機(jī)是壓縮區(qū)段1包括一組壓縮葉輪R的壓縮機(jī)，該壓縮葉輪R保證在壓縮機(jī)的輸入E處輸送的氣體的壓縮，以輸出S處輸送被壓縮機(jī)操作過的氣體(箭頭F) ο
[0021 ] 葉輪R安裝在由馬達(dá)軸3旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)軸2上。
[0022]在例示的實(shí)施例中，壓縮機(jī)的壓縮區(qū)段1放置于壓縮機(jī)護(hù)套4內(nèi)，壓縮機(jī)護(hù)套4通過密封器件5而保持密封不漏，該密封器件5沿從動(dòng)軸2布置于壓縮機(jī)護(hù)套的任一側(cè)上。密封器件5可為干式填料，包括由密封件(例如迷宮式密封件)分開的腔系統(tǒng)。
[0023]壓縮機(jī)還包括軸承6，在此為兩個(gè)，使得可能支承從動(dòng)軸2。軸承6可為磁性軸承。軸承6還可為油軸承，在該情況下，干式填料可用作密封器件5。
[0024]在最末葉輪R的下游，考慮到在壓縮區(qū)段1中操作的氣體的循環(huán)，壓縮機(jī)包括安裝在從動(dòng)軸2上的平衡活塞7，其用于補(bǔ)償由葉輪施加于從動(dòng)軸2上的軸向推力。最末葉輪R(即最接近輸出S和平衡活塞7的一個(gè)葉輪)的排出區(qū)域10中的壓縮氣體的泄漏通過使用布置在活塞的水平處的迷宮式密封件系統(tǒng)9而減少。從動(dòng)軸2承受的軸向推力主要源自在一個(gè)方向上的各葉輪的極限處的壓差，并且源自在相反方向上的壓縮機(jī)中的氣體流率，施加的力的幅度根據(jù)操作模式而變化。
[0025]壓縮區(qū)段1包括在平衡活塞的與葉輪R相反的一側(cè)上的活塞后腔11。后腔11經(jīng)由平衡管線13聯(lián)接到葉輪R的輸入，平衡管線13包括受控調(diào)節(jié)閥14。
[0026]活塞極限處，即平衡活塞7 —側(cè)上的排出區(qū)域與平衡活塞7另一側(cè)上的活塞后腔11之間的壓差使得可能使剩余推力回到中心位置且使其變化最小化。
[0027]剩余軸向推力由包括抵接件15和兩個(gè)定子部分16的系統(tǒng)抵抗，該抵接件15牢固地附接到從動(dòng)軸2，且這兩個(gè)定子部分16位于抵接件15的任一側(cè)上且獨(dú)立于從動(dòng)軸2，以便限制從動(dòng)軸2的軸向移動(dòng)。
[0028]當(dāng)機(jī)器裝備有平衡活塞7時(shí)，迷宮9處的泄漏經(jīng)由平衡管線13返回壓縮機(jī)