CN101514705A

CN101514705A - 氯化氢压缩机

Info

Publication number: CN101514705A
Application number: CNA200910300750XA
Authority: CN
Inventors: 温建新; 李月仙; 倪建军; 陈杰; 蔡利平
Original assignee: HANGZHOU ZHENXING INDUSTRIAL PUMP MANUFACTURE Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU ZHENXING INDUSTRIAL PUMP MANUFACTURE Co Ltd
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2009-08-26

Abstract

本发明涉及一种离心式压缩机，尤其是涉及一种氯化氢压缩机。其主要是解决现有技术所存在的如采用液环式压缩机则效率很低，如压力进一步提高时，效率更低，如采用隔膜式压缩机则输送能力相对较小，气体输送压力脉动较大且造价较高等的技术问题。本发明包括齿轮增速箱，齿轮增速箱内部穿接有齿轮轴，其特征在于所述的齿轮轴连接有驱动装置，齿轮增速箱连接有压缩部件，压缩部件包括有蜗壳，蜗壳内设有蜗壳内体，蜗壳内体设有开口，并且开口处连接进口管，蜗壳内体内部设有对着进口管处的叶轮，叶轮连接在齿轮轴上，蜗壳内体和蜗壳之间设有可让氯化氢通过的介质出口流道，介质出口流道处设有扩压器，叶轮与齿轮增速箱之间设有气封组件。

Description

氯化氢压缩机

技术领域

本发明涉及一种离心式压缩机，尤其是涉及一种对氯化氢压缩机等结构的改良。

背景技术

氯化氢气体(HCl)是制取SiHCl₃的原料气，而SiHCl₃是制造硅烷偶联剂和其它有机硅产品的重要中间体，更是制造高纯多晶硅的主要原料。国内外多晶硅的生产企业普通采用闭环式三氯氢硅氢还原法的工艺，这种方法是用氯和氢合成氯化氢(或外购氯化氢)，氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅，所生产的多晶硅占当今世界生产总量的70～80％。

HCl气体的输送，传统方法有二种：一是采用容积式设备增压，包括液环式压缩机、隔膜泵；另一种是采用一定压力的H₂和Cl₂在合成炉燃烧合成HCl气体再利用余压输送。

液环式压缩机泵体中装有适量的浓硫酸作液环，依靠偏心安装的旋转叶轮，产生容积的变化而实现吸气、压缩、排气，从而达到输送HCl气体的目的。由于采用了浓硫酸作液环，浓硫酸有很强的脱水性，因此对HCl气体的含水量较宽，只要定期换酸(一般浓度小于92％时更换)，泵体、叶轮等接液材料可采用普通铸铁或铸钢，另外由于其压缩过程属于等温压缩又有较好的密封性，对输送含有爆炸和强腐蚀性气体有一定的优势，但效率很低，一般等温效率只有30％左右，如压力进一步提高时，效率更低。

隔膜式压缩机靠隔膜在气缸中作往复运动来压缩和输送气体。隔膜沿周边由两限制板夹紧并组成气缸，隔膜由机械或液压驱动在气缸内往复运动，从而实现对气体的压缩和输送。具有压缩比大、密封性好，压缩气体不受润滑油和其它固体杂质所污染的特点，比较适合于压缩高纯度、稀有贵重、易燃易爆、有毒有害、具有腐蚀性以及高压气体。但其输送能力相对较小，气体输送压力脉动较大且造价较高。

采用一定压力的H₂和Cl₂在合成炉燃烧合成HCl气体再利用余压输送，能耗大，投资高，输送的量和压力也很难控制。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种氯化氢压缩机，其主要是解决现有技术所存在的如采用液环式压缩机则效率很低，如压力进一步提高时，效率更低，如采用隔膜式压缩机则输送能力相对较小，气体输送压力脉动较大且造价较高等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的氯化氢压缩机，包括齿轮增速箱，齿轮增速箱内部穿接有齿轮轴，其特征在于所述的齿轮轴连接有驱动装置，齿轮增速箱连接有压缩部件，压缩部件包括有蜗壳，蜗壳内设有蜗壳内体，蜗壳内体设有开口，并且开口处连接进口管，蜗壳内体内部设有对着进口管处的叶轮，叶轮连接在齿轮轴上，蜗壳内体和蜗壳之间设有可让氯化氢通过的介质出口流道，介质出口流道处设有扩压器，叶轮与齿轮增速箱之间设有气封组件。

由于高纯多晶硅是电子工业和太阳能光伏产业的基础原料，随着太阳能产业的飞速发展，全球对多晶硅的需求增长迅猛，市场供不应求，各大硅业纷纷扩产，生产SiHCl3的规模越来越大，所需HCl的量也越来越大，因此传统的输送设备在能力、功耗、环保上的矛盾越来越突出，而采用离心式压缩机正是解决此矛盾的合适设备。

齿轮增速箱采用单级增速，压缩部件为分体式结构，包括进口管、蜗壳内体、蜗壳和气封组件。叶轮悬臂通过叶轮螺栓安装在高速齿轮轴末端，离心的叶轮型式采用半开式或闭式，叶轮与高速齿轮轴采用锥面过盈配合或键联接。考虑到氯化氢气体输送工艺需要及维修方便，采用了独立的压缩部件，一台设备可设计成单个压缩部件或多个压缩部件。通过高速齿轮轴带动高速离心叶轮，并以10000r/min至30000r/min的转速旋转，使气体从进口管高速吸入，实现对氯化氢气体的输送。

作为优选，所述的扩压器包括有2个及2个以上的叶片，叶片呈螺旋形分布在介质出口流道的内壁上，叶片外端的切线与介质出口流道内壁的夹角α为18～40°。考虑到氯化氢气体输送过程中入口压力及出口压力的变化，将扩压器设计为无叶扩压器或有叶扩压器，且扩压器的叶片角度可调。如为有叶扩压器，叶片角度不可调的扩压器叶片与蜗壳内体为一整体，叶片角度可调的扩压器叶片安装在蜗壳上。

作为优选，所述的气封组件包括有安装在齿轮增速箱与蜗壳之间的气封套座，气封套座内连接有气封套，气封套与齿轮轴之间密封有梳齿密封套。气封由气封套座、气封套、气封套内衬和梳齿密封套组成，并通过法兰安装在蜗壳侧面，其可以防止氯化氢气体泄露到齿轮增速箱内部腐蚀零部件。梳齿密封套与气封套之间可设有气封套内衬。

作为优选，所述的蜗壳内体内部连接有可让氯化氢通过的进气导流管，进气导流管外端与进口管里端对接，进气导流管里端的蜗壳内体上连接有静轮盖，静轮盖与叶轮之间留有运转间隙。静轮盖为组合结构，与叶轮的前盖或叶片相邻处为非金属材料。进气导流管的外端大小与进口管大小相同，进气导流管的里端大小与静轮盖外端大小相同，便于引导氯化氢气体进入叶轮。

作为优选，所述的齿轮轴的两端伸出齿轮增速箱外，所述的压缩部件为一个或两个，其分别安装在齿轮增速箱的一侧或两侧。根据所安装的设备不同，齿轮增速箱两侧压缩部件的进口管可以设置成水平形或者弯曲形，便于输入从不同方向过来的氯化氢气体。

作为优选，所述的齿轮轴中部啮合有大齿轮，大齿轮穿接有低速轴，齿轮轴与大齿轮啮合处的两侧各连接有一个止推盘。大齿轮上的轴与原动机联接。止推盘固定安装在高速齿轮轴上，位于大齿轮两侧。

作为优选，所述的齿轮轴中部啮合有过桥齿轮，过桥齿轮通过中速轴啮合有大齿轮，大齿轮穿接有低速轴，齿轮轴与过桥齿轮啮合处的两侧各连接有一个止推盘。根据不同需要，可以设计多级齿轮传动，以达到不同要求的速率。

作为优选，所述的齿轮轴的轴身上连接有可倾瓦滑动轴承。高速齿轮轴、止推盘、叶轮和紧固螺钉，可以由齿轮增速箱上的可倾瓦滑动轴承支撑。采用可倾瓦滑动轴承，瓦块润滑冷却充分，并形成的油膜质量高、抗振好，容许的线速度高，使整个转子保持最佳的稳定性。

作为优选，所述的气封组件与可倾瓦滑动轴承之间的齿轮轴上连接有密封用高速油封，防止齿轮增速箱上的油污污染压缩部件。

因此，本发明具有借助叶轮的高速旋转所产生的离心力对氯化氢气体进行压缩做功，取消了浓硫酸作为工作液，避免了对操作维护人员的潜在伤害的特点；本发明还具有整根齿轮轴与固定部件不接触，轴承采用可倾瓦滑动轴承，使用寿命很长，不仅能实现大流量输送，输送压力也稳定，且高效节能、环保无污染，结构简单、合理等特点。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图；

附图2是本发明扩压器的结构示意图；

附图3是本发明齿轮轴的装配结构示意图；

附图4是实施例2的一种结构示意图。

图中零部件、部位及编号：齿轮增速箱1、齿轮轴2、蜗壳3、蜗壳内体4、进口管5、叶轮6、介质出口流道7、扩压器8、气封套座9、气封套10、梳齿密封套11、进气导流管12、静轮盖13、大齿轮14、低速轴15、止推盘16、过桥齿轮17、中速轴18、可倾瓦滑动轴承19、高速油封20。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本例的氯化氢压缩机，如图1、图3，有一个齿轮增速箱1，齿轮增速箱内穿接有齿轮轴2，齿轮轴2中部啮合有大齿轮14，大齿轮穿接有低速轴15，齿轮轴2与大齿轮14啮合处的两侧各连接有一个止推盘16。齿轮轴2的两端伸出齿轮增速箱之外，齿轮增速箱与齿轮轴之间设有可倾瓦滑动轴承19。齿轮增速箱1的两侧各连接有一个压缩部件，压缩部件包括有进口管5、蜗壳内体4、静轮盖13、蜗壳3和气封组件。两个进口管5连接在蜗壳内体4的开口处，并且进口管都为水平设置。蜗壳内体4内部依次连接有与进口管5里端对接的进气导流管12、静轮盖13。齿轮轴2的端部通过叶轮螺栓连接有叶轮6，叶轮与静轮盖之间设有运转间隙。蜗壳3与蜗壳内体4之间设有可让氯化氢气体通过的介质出口流道7，介质出口流道内部设有一个有叶式的扩压器8，扩压器包括有9个叶片，如图2，叶片呈螺旋形分布在介质出口流道7的内壁上，叶片外端的切线与介质出口流道7内壁的夹角α为20°。气封组件包括有安装在齿轮增速箱1与蜗壳3之间的气封套座9，气封套座9内连接有气封套10，气封套与齿轮轴2之间密封有梳齿密封套11。齿轮增速箱1上的开口处密封有高速油封20。

使用时，通过高速齿轮轴2带动离心叶轮6以10000r/min至30000r/min的转速旋转，使气体从进口管5高速吸入，经介质出口流道7、扩压器8，最后以一定的压力从蜗壳3的出口排出，实现对氯化氢气体的输送。

实施例2：本例的氯化氢压缩机，如图4，有一个齿轮增速箱1，齿轮增速箱内穿接有齿轮轴2，齿轮轴2中部啮合有过桥齿轮17，过桥齿轮17通过中速轴18啮合有大齿轮14，大齿轮穿接有低速轴15，齿轮轴2与过桥齿轮17啮合处的两侧各连接有一个止推盘16。齿轮轴2的两端伸出齿轮增速箱之外，齿轮增速箱与齿轮轴之间设有可倾瓦滑动轴承19。齿轮增速箱1的两侧各连接有一个压缩部件，压缩部件包括有进口管5、蜗壳内体4、静轮盖13、蜗壳3和气封组件。进口管5连接在蜗壳内体4的开口处，并且一个进口管为水平设置，另一个进口管成90°向上弯曲。蜗壳内体4内部依次连接有与进口管5里端对接的进气导流管12、静轮盖13。齿轮轴2的端部通过叶轮螺栓连接有叶轮6，叶轮与静轮盖之间设有运转间隙。蜗壳3与蜗壳内体4之间设有可让氯化氢气体通过的介质出口流道7，介质出口流道内部设有一个有叶式的扩压器8，扩压器包括有9个叶片，如图2，叶片呈螺旋形分布在介质出口流道7的内壁上，叶片外端的切线与介质出口流道7内壁的夹角α为20°。气封组件包括有安装在齿轮增速箱1与蜗壳3之间的气封套座9，气封套座9内连接有气封套10，气封套与齿轮轴2之间密封有梳齿密封套11。齿轮增速箱1上的开口处密封有高速油封20。

Claims

1.一种氯化氢压缩机，包括齿轮增速箱(1)，齿轮增速箱(1)内部穿接有齿轮轴(2)，其特征在于所述的齿轮轴(2)连接有驱动装置，齿轮增速箱(1)连接有压缩部件，压缩部件包括有蜗壳(3)，蜗壳内设有蜗壳内体(4)，蜗壳内体(4)设有开口，并且开口处连接进口管(5)，蜗壳内体(4)内部设有对着进口管(5)处的叶轮(6)，叶轮连接在齿轮轴(2)上，蜗壳内体和蜗壳之间设有可让氯化氢通过的介质出口流道(7)，介质出口流道(7)处设有扩压器(8)，叶轮(6)与齿轮增速箱(1)之间设有气封组件。

2.根据权利要求1所述的氯化氢压缩机，其特征在于所述的扩压器(8)包括有2个及2个以上的叶片，叶片呈螺旋形分布在介质出口流道(7)的内壁上，叶片外端的切线与介质出口流道(7)内壁的夹角α为18～40°。

3.根据权利要求1或2所述的氯化氢压缩机，其特征在于所述的气封组件包括有安装在齿轮增速箱(1)与蜗壳(3)之间的气封套座(9)，气封套座(9)内连接有气封套(10)，气封套与齿轮轴(2)之间密封有梳齿密封套(11)。

4.根据权利要求1或2所述的氯化氢压缩机，其特征在于所述的蜗壳内体(4)内部连接有可让氯化氢通过的进气导流管(12)，进气导流管外端与进口管(5)里端对接，进气导流管里端的蜗壳内体(4)上连接有静轮盖(13)，静轮盖与叶轮(6)之间留运转间隙。

5.根据权利要求3所述的氯化氢压缩机，其特征在于所述的蜗壳内体(4)内部连接有可让氯化氢通过的进气导流管(12)，进气导流管外端与进口管(5)里端对接，进气导流管里端的蜗壳内体(4)上连接有静轮盖(13)，静轮盖与叶轮(6)之间留有运转间隙。

6.根据权利要求1或2所述的氯化氢压缩机，其特征在于所述的齿轮轴(2)的两端伸出齿轮增速箱(1)外，所述的压缩部件为一个或两个，其分别安装在齿轮增速箱(1)的一侧或两侧。

7.根据权利要求1或2所述的氯化氢压缩机，其特征在于所述的齿轮轴(2)中部啮合有大齿轮(14)，大齿轮穿接有低速轴(15)，齿轮轴(2)与大齿轮(14)啮合处的两侧各连接有一个止推盘(16)。

8.根据权利要求1或2所述的氯化氢压缩机，其特征在于所述的齿轮轴(2)中部啮合有过桥齿轮(17)，过桥齿轮(17)通过中速轴(18)啮合有大齿轮(14)，大齿轮穿接有低速轴(15)，齿轮轴(2)与过桥齿轮(17)啮合处的两侧各连接有一个止推盘(16)。

9.根据权利要求1或2所述的氯化氢压缩机，其特征在于所述的齿轮轴(2)的轴身上连接有可倾瓦滑动轴承(19)。

10.根据权利要求9所述的氯化氢压缩机，其特征在于所述的气封组件与可倾瓦滑动轴承(19)之间的齿轮轴(2)的上连接有密封有高速油封(20)。