CN1042758A - 具有水平拆装面的离心式压缩机 - Google Patents

Abstract

在离心式压缩机的机体1内，装有压缩级2和2a。每一压缩级2置于与机体1连接的轮壳5内。轮壳5侧壁的外表面在机体1内部空间6形成环形腔7，而其内表面将限定通流通路8，就压缩级2，2a中被压缩介质的运动方向来说，为下一级的通流通路8或8a与前一通路8相通，每一压缩级2，2a的通流通路8，8a与环形腔7相隔离，而环形腔7沿机体1侧壁内表面9与其它环形腔7连通。机体1的内部空间6与排气腔4相通。

Description

本项发明属于压缩机制造业，更准确地说，属于具有水平拆装面的多级离心式压缩机。

本项发明可以非常成功地用于具有单轴结构的高功率离心式压缩机，在这种压缩机内，气体压缩的完成可以在压缩过程中不施行气体冷却。这种压缩机广泛用于冶金工业，如用来往高炉里送风，用于化学工业的工艺装备，如生产硝酸的设备，以及用于加工石油和天然气的工艺装备。

当前，无论在传统的，还是在新研制的工艺生产过程里，离心式压缩机的用量都在增加，因此，在世界压缩机制造业的实际生产面前，尖锐地提出了这样一个研制课题，要使压缩机在高可靠性运行条件下，具有较高的经济性，较少的金属用量和较少的制造工作量。

在压缩机制造业内，某些先进的公司，如美国的“Dresser-Rand”，西德的“Demag”等，都力图研制压缩级的独特构成来解决上述的课题。这样的离心式压缩机取名为多轴压缩机。这种压缩机，在生产和技术经济指标，即外廓尺寸和重量方面，较单轴离心式压缩机有许多优点，但是其结构复杂，要求制造精度有高等级，而且运行时维护很复杂。在这种机器内，每一压缩级内的工作介质所要求的压缩条件，要道过为每一级工作轮选取最适当的转动频率来保证。这种要求可使制作出的工作轮在气流出口处的宽度与外径的比值是最有利的，这样就可以降低用于压缩工作介质的能量消耗。

但是，由于输送工作介质进入压缩级的渐缩形通路和从压缩级排出工作介质的扩张形通路的构成复杂，所以上述的多轴离心式压缩机的优越性就丧失了很多，因而难以使通流部分的这些通路具有高的空气动力学方面的指标。除此以外，多轴离心式压缩机的所有压缩级都是比中间级具有较低经济特性的末端压缩级。所有这一切都抑制了多轴离心式压缩机在工业中的广泛应用。这种情况是与高功率的单轴离心式压缩机比较而言的。单轴离心式压缩机具有以下的特点：应用范围广，结构简单，现成的制造工艺，可以达到压缩级的高多效率，维护简单，以及在运行时可以高质量和快速地完成技术规程中的修理工作。

在要求金属用量低和制造工作量少的情况下，试图提高经济性的要求，导致了用于压缩亚硝基气体的具有水平拆装面的离心式压缩机的出现。〔参见产品目录手册K-3-69，离心式压缩机，重型机械情报科研所（НИИИНΦОРМТЯЖМАШ）莫斯科，1970，第84页，图60〕。

在压缩机机体内装有几个压缩级，就被压缩介质的运动方向来说为第一级的压缩级与压缩机的进气腔相通，而末一压缩级与排气腔连通。每一压缩级都置于轮壳内，轮壳壁的外表面在机体的内部空间形成一环形腔，而轮壳壁的内表面则限定压缩级的通流通路，按压缩级中被压缩介质的流动方向来说为下一级的通流通路与前一通流通路相通。每一轮壳都与压缩机的机体连接。为此，在离压缩机纵向轴线最远的轮壳壁的外表面上，制有环形台肩，而在机体的内表面上制有环形槽。下文里将这种型式的联接称为“榫-槽”联接。

除压缩级的最末一级以外，每一级都含有安装于传动轴上的工作轮，与扩压器相通的通流通路，扩压器与反向导向装置连通，这个装置形成送入下一级工作轮的气流。最末压缩级含有装于上述轴上，且与扩压器连通的工作轮，扩压器与压缩机的排气腔相通。

已知的这种压缩机的装配工艺，决定了在轮壳端面和机体侧壁端面之间存在间隙，在进气腔与第一级的通流通路连接区内，机体侧壁将限定进气腔，同时在两个压缩级的两个通流通路的连接区内，前一压缩级轮壳和后一压缩级轮壳的两个端面之间也有间隙。

已知的这种压缩机的装配过程可按下列顺序完成：先把每一级轮壳的下半部放入机体的下半部，并且相对压缩机的纵向轴线，利用样轴将轮壳对中，然后将同一压缩级轮壳的另一半放入机体的上半部，并且相对压缩机纵向轴线，把轮壳对中，此后，将机体的上半部沿水平拆装面与机体的下半部加以连接。这样的装配顺序决定了在诸压缩级轮壳的水平拆装面上存有间隙，而且还增加轮壳在压缩机机体内的装配和对中的工作量。

轮壳每一半的拆装平面不与平行于上述拆装平面，且通过基准面上搪孔轴线的平面相重合，这就引起在各轮壳的水平拆装面上出现间隙。一般选取安装迷宫式气密装置的地方作为基准面。工作介质通过上述间隙从具有较高压力的环形腔溢流至具有较低压力的环形腔，这样一来，由于增加了用于压缩工作介质的能量消耗，将减低压缩机的经济性，降低压缩机的生产率，以及减小压缩机的压力升高比。不能保证“榫”和“槽”的两个表面完全重合，是由于下列诸原因：压缩机零件的尺寸具有难予控制的偏差，这种偏差是由于机械加工时，在机床上固定上述零件的紧固力所造成的零件变形引起的;毛坯内残留的热处理应力;随着机体和轮壳直径的加大，制作“榫-槽”联接的精度会降低;机体的上下两半部分别加工，以及其它因素等。因此，在组装压缩机时，必须用手工方法使“榫”与“槽”相配合，这种情况将导致粗鲁破坏“榫-槽”联接，因而将增加工作介质从高压力的环形腔向低压力的环形腔溢流。这将引起更大地降低压缩机的经济性，并且恶化压缩机的运行特性。

除此以外，在压缩机的已知结构中，对每一压缩级的轮壳都作用着由两环形腔之间的压力差所引起的负荷。由于轮壳具有水平拆装面，所以，轮壳壁沿压缩机纵向轴线方向在水平拆装面内的挠度值，为同一轮壳壁在通过压缩机纵向轴线的垂直平面内的挠度值的2.5倍。与此同时，每一压缩级的诸元件在径向和切向都承受着不均匀的拉应力和弯曲应力，首先，这些应力会导致扩压器叶片、铆钉、螺柱等的疲劳破坏，其次，会损坏压缩级水平和垂直拆装面的平面性，这种损坏会造成新的间隙，或者沿拆装面加大已有的间隙。这样，不仅会引起工作介质从具有高压力的环形腔向具有低压力的环形腔溢流，而且还会引起压缩级内的工作介质从扩压器后部的高压力区向扩压器前部的低压力区的附加溢流的出现。由于工作介质在圆周方向溢流不均匀，后一种溢流会引起出现变负荷，这种变负荷将作用到压缩级的工作轮上，而且会造成工作轮的疲劳破坏。

再者，在压缩机的已知结构中，必须沿内径对机体，而沿外径对轮壳壁进行机械加工，这将增加机体和各压缩级轮壳粗毛坯的重量，而且由于用于机械加工的留量较大，将增加制造它们的工作量。

还必须指出，轮壳的每一半都要在机体的每一半内相对压缩机的纵向轴线进行对中，这将增加压缩机的装配工作量，降低对中的精度度，并且要求采用特殊的器具，如样轴和专用量具等。

最后，“榫-槽”联接的存在将使得机体、压缩级的轮壳和工作轮轮轴之间沿压缩机纵向轴线的尺寸链复杂化，从而妨碍对机体、轮壳、扩压器，反向导向装置、轴，气密装置和工作轮进行广泛的规格统一。

部分消除引起降低压缩机的经济性，提高金属用量和压缩机制造工作量的原因，在具有水平拆装面的单轴离心式压缩机的结构内是可以达到的（SU，A，№859683）。

已知的这种压缩机含有机体，其中装有几个压缩级，就被压缩气体的运动方向来说为第一级的压缩级与压缩机的进气腔相通，而最末一级与排气腔连通。每一压缩级都置于轮壳内，轮壳壁的外表面在机体的内部空间形成环形腔，而轮壳壁的内表面将限定压缩级的通流通路，按压缩级中被压缩介质的运动方向为下一压缩级的通流通路与前一通流通路相通。每一轮壳与压缩机机体是用“榫-槽”联接加以结合的。

除最末压缩级外，每一压缩级均含有装在传动轴上的工作轮，而且工作轮与扩压器连通，扩压器与反向导向装置相通，后一装置将形成送入下一级工作轮的气流。最末压缩级包含装于传动轴上的工作轮，且工作轮与扩压器相通，而扩压器与压缩机的排气腔连通。

为了防止每一压缩级轮壳壁在压缩机纵向轴线方向内发生挠曲，规定在轮壳的环形沟内设置可拆开的圆环，而在机体壁端面的环形沟内设置可拆开的金属圆环，前一环形沟制作在轮壳端面上，这个端面在两压缩级通流通路连接区内朝向相邻压缩级轮壳的端面，另外，机体壁在其和第一压缩级通流通路的连接区内将限定进气腔。

组装这种压缩机，类似于组装具有前述结构的压缩机，组装时在完成轮壳两半于机体内的对中工作后，要在轮壳端面上的半环形沟内和限定进气腔机体壁端面上的半环形沟内安置金属半圆环。

结果，由两环形腔的压力差所引起的作用在每一压缩级轮壳的负荷，将通过“榫-槽”联接和金属环传至机体。这样可以减小轮壳壁的厚度，并且可以消除轮壳壁在安置迷宫式气密装置，工作轮和轮轴的区域内沿圆周方向的不均匀的挠度。

但是，已知的这种压缩机具有较低的经济性，而且不能保证在用户所要求的生产率，压力和消耗功率诸参数下有足够的稳定性，这是因为没有消除压缩机内的工作介质从具有较高压力的环形腔向具有较低压力的环形腔溢流，以及压缩级内的工作介质从扩压器后面的高压力区向扩压器前面的低压力区溢流，而且也未消除通过工作轮和轮轴的迷宫式气密装置增大的溢流，这种溢流是因损坏气密装置中诸间隙的环形度而引起的。

除此以外，已知的这种压缩机由于使用“榫-槽”联接，所以具有较高的金属用量和制造工作量，另外“榫-槽”联接将阻碍机体、轮壳、扩压器，反向导向装置，轴，气密装置和工作轮的规格统一。其次，已知的这种压缩机，由于压缩级的元件内存在着变应力，所以具有较低的运行可靠性，这种变应力是由于两环形腔之间存在着压力差而引起的，并且这种变应力会造成扩压器的叶片、铆钉、螺钉、焊接联接和其它元件的疲劳破坏。

最后，必须指出，组装已知的这种压缩机，需要有较大的工作量，这种工作量是由轮壳的每一半在机体的每一半内进行对中所决定的。

本项发明的基本任务是要研制一种离心式压缩机，这种压缩机的结构可使各压缩级之间的环形腔具有相同的压力，并且可以消除工作介质从每一环形腔向压缩级的通流部分溢流，以及从一个环形腔沿压缩机的纵向轴线向另一环形腔溢流，这样可以保证在金属用量低，制造工作量小，运行可靠性高的情况下，提高压缩机的经济性。

所提出的任务是这样解决的，在具有水平拆装面的离心式压缩机中，机体内设置有几个压缩级，就被压缩介质运动方向来说为第一级的压缩级与压缩机的进气腔连通，而最末一级与排气腔接通，压缩级的每一级安置在与机体连接的轮壳内，轮壳壁的外表面在机体的内部空间形成环形腔，而轮壳壁的内表面限定压缩级的通流通路，就被压缩介质的运动方向来说为下一压缩级的通流通路与前一通流管路相通，根据本项发明，每一压缩级的通流通路与环形腔相隔离，这个环形腔沿机体壁的内表面与另一环形腔相通，机体的内部空间与排气腔连通。

按这种构造制作的具有水平拆装面的压缩机，可以提高其经济性，即可以在所有工况，由最低生产率到最高生产率的情况下，提高压缩机机的效率;保证在用户所要求的生产率、压力和消耗功率诸参数下，有足够的稳定性;降低压缩机的金属用量和制造工作量;并且提高压缩机运行的可靠性。

提高压缩机的效率可以用消除工作介质在压缩级环形腔之间的压力差来达到，压力差的消除，可以在不使用轮壳与机体的“榫-槽”型环形联接的情况下加以实现，由于在通流通路与相邻压缩级通流通路的连接区内，每一压缩级的通流通路与环形腔相隔离，故上述情况是能够实现的。这一情况保证在所有环形腔内维持有与排气腔压力相同的压力，这样，沿轮壳的表面将产生均布的作用力，这种力对轮壳两壁的平联接起着密封作用，在其中一个壁上固定着扩压器的叶片，而在另一壁上固定着反向导向装置的叶片，上述作用力对轮壳上下两部分的平联接也起着密封作用。

上述作用力的存在，可以卸掉连接扩压器叶片与轮壳壁的支撑元件上的负荷，连接反向导向装置叶片与轮壳的支撑元件，以及连接扩压器与反向导向装置的支撑元件上的负荷。

除此以外，这种作用力还可以减少动负荷对上述支撑元件的影响，从而可提高结构的疲劳强度，防止支撑元件的疲劳破坏。例如在气流不平稳时动负荷的发生，是由机体环形腔内，以及通流通路中运动气流内工作介质的压力脉冲造成的。

所推荐压缩机的这种结构，可以保证实现如下的组装顺序，组装时，先把安装于机体下半部的每一压缩级轮壳的下半部，沿水平拆装面与轮壳的上半部加以连接，然后将机体的上半部沿水平拆装面与机体的下半部进行连接，这样可以排除压缩机组装时和运行时在水平拆装面出现间隙的可能性。这一情况将保证压缩机在用户所要求的生产率、压力和消费功率诸参数下具有足够的稳定性。

去掉机体和每一压缩级轮壳的“榫-槽”联接，可以消除机壳内表面和轮壳壁外表面的机械加工，这样，压缩机的金属用量可以减少25～30%，制造工作量可以减少30～40%。这一情况还可以简化压缩机的生产工艺;改善机体和轮壳结构的工艺性能;可以采用摸锻的零件毛坯;缩短压缩机元件的制造周期，并且可以保证压缩机在组装过程中具有方便性和最少的工作量。

去掉作用在每一压缩级轮壳的压力差，可以消除轮壳壁及其紧固元件内的弯曲力矩的出现，这样可以减薄轮壳壁，并且可以卸掉将压缩机零件彼此连接的支柱。

去掉机体与每一压缩级轮壳间的“榫-槽”的环形联接，可以把压缩机轮壳放入机体，而且彼此是无关的，这就简化了沿压缩机纵向轴线的尺寸链。离心式压缩机结构方案规格统一的障碍也可消除，制定统一的工艺过程也有了保证，并且无论在具有一种型号尺寸的压缩不同物理化学性质的工作介质的压缩机中，还是在具有不同型号尺寸的压缩同一工作介质的压缩机内，对于实现机体、压缩级、轮轴、工作轮、气密装置的典型工艺方案，都提供了广泛的可能性。

去掉机体和轮壳间的“榫-槽”联接，可以完全消除机体力变形和热变形对压缩级轮壳的影响，因而也消除了对压缩级密封装置气密状态的影响，同时还保证压缩机可以稳定地、高质量地和可靠地进行工作。

建议，除第一压缩级外，为了使每一压缩级的通流通路与环形腔相隔离，规定在前一压缩级轮壳的端面设置气密装置，这个端面在两个压缩级的通流通路连接处对着下一压缩级轮壳的端面，第一环形腔用装在机体壁端面上的气密装置与压缩机的进气腔相隔离，机体壁在其与第一压缩级的通流通路的连接区内将限定进气腔。

按这样的结构制作的压缩机，在相邻两压缩级轮壳端面的连接区，以及在限定进气腔的机体壁的端面与第一压缩级轮壳端面的连接区，可以消除被压缩介质从处于排气腔压力下的每一环形腔溢流至压缩级的通流通路。

在轮壳侧壁的端部设置气密装置，可以显著减小高压力腔和低压力腔之间所密封的间隙值，并且能够可靠地将每一压缩级的通流通路与环形腔相隔离。

气密装置包括圆环和沿压缩机纵向轴线移动圆环的装置是适当的，圆环置于制作在轮壳端面上的环形凹槽内。

按这样的结构制作的气密装置，可以保证其在轮壳内的安装精度，以及可以保证简便地组装整个压缩机。这一点可这样解释，根据本项发明，由于在两轮壳端面之间存在着间隙，在组装和对中时，气密装置不会妨碍轮壳在机体内的自由安装，在装配后，由于圆环沿压缩机纵向轴线移动至相邻轮壳端面上的支撑块，并且用推力元件，如弹簧，产生密封力，所以可以保证可靠地密封上述间隙。

提高密封的可靠性可以这样达到，每一圆环都配置两个密封元件，一个装于制作在与相邻压缩级轮壳端面相对的圆环端面上的小沟内，而另一个装于制作在与轮壳环形凹槽侧壁相作用的圆环圆柱表面上的小沟内。

密封元件能够可靠地把具有高压力的环形腔与具有低压力压缩级的通流通路隔开，这里的高压力等于排气腔内的压力，而低压力等于每一压缩级前面的压力。这种情况的达到，是由于压缩机在工作时，弹性元件可以补偿轮壳和机体前述端面可能发生的平行度偏差和这些端面与压缩机纵向轴线垂直的垂直度偏差，这些偏差是因为机体和轮壳受力作用发生的变形造成的，这里的力是由被压缩介质的压力和被压缩介质在压缩过程中温度升高所引起的温度变形而产生的。

在机体下部的水平拆装面上，对称于通过机体纵向轴线的垂直平面处，开有向压缩级轮壳一面开启的凹槽，在轮壳的水平拆装面处制作有止动爪，它可以防止轮壳沿轴向移动，该止动爪位于离轮壳纵向轴线最远的区域，并且这样放置在凹槽内，使得止动爪对着机体上部的平面既与轮壳的拆装面重合，又与机体的拆装面重合。

这样可以保证沿压缩机的纵向轴线安装每一压缩级轮壳的高精度，消除压缩机在组装时和工作时，由于发生力变形和热变形，轮壳在水平拆装面内可能出现的歪斜。与此同时，机体的上半部能够可靠地确定轮壳在机体内的位置，以防止在垂直方向内止动爪与机体之间出现空隙，使工作轮和轮轴的迷宫式气密装置中上部间隙和下部间隙的稳定值保持在给定的范围内。这一情况可以减少工作介质通过气密装置的溢流，提高压缩机的效率。

必须在凹槽内放置衬垫，其一个侧面与凹槽的侧面相作用，而与前一侧面相对的另一侧面上，装有一个凸出该面的支撑块，要把支撑块的端面放置得和与该端面相对的止动爪的端面之间有一间隙，该间隙等于轮壳在垂直于压缩机纵向轴线的方向内所允许的位移量。

这样制作的压缩机，在其工作过程中可以保证压缩机工作轮和轮轴的气密装置自动对中。在每一轮壳发生热膨胀的情况下，在水平拆装面内，总是增大迷宫式气密装置套圈和轮轴之间较小的径向间隙，而减少位于相反位置的较大的径向间隙。这种情况是这样引起的，在每一轮壳发生热膨胀时，轮壳先占掉衬垫的支撑块和止动爪端面间的较小间隙，然后占掉另一止动爪端面和另一衬垫的支撑块之间的较大间隙。

这将大大简化压缩机的组装过程，因为在组装时，将轮壳的上半部装入机体是沿同一轴线，还是有偏心已经无关紧要了。

希望支撑块用奥氏体钢制作。采用奥氏体钢制作支撑块是由于这种钢具有高塑性决定的。在轮壳自动对中时，要挤压支撑块，挤压量实际上等于轮壳在压缩机水平拆装面内沿垂直于压缩机纵向轴线方向内的热位移量。这样将使得迷宫式气密装置的套圈与轮轴之间的间隙和气密装置的套圈与工作轮之间的间隙实质上成为环形的，从而可以减少工作介质从具有高压力的空腔穿过迷宫式气密装置溢流至具有低压力的空腔。

建议利用位于压缩机外部的气体管路，将机体的内部空间与排气腔连通。这种解决方案，在排气腔与机体内部空间隔离的情况下是特别有利的。这样可以完全消除排气腔内压力脉冲的影响，如在气流不平稳的情况下，因为上述脉冲在气体管路内会消失。

在气体管路上安装测量被压缩介质消耗量的仪表是有益的。

这样制作的压缩机，在其运行过程中，可以采用监视工作介质通过上述气体管路消耗量的方法，实现对压缩机通流部分工作状态的诊断。不存在消耗量，则说明每个轮壳两壁的平联接，每个轮壳上下两半的平联接，以及用来将每一压缩级的通流通路与环形腔相隔离的气密装置，都可保证所要求紧密度，并且可以消除工作介质从高压力腔向低压力腔的溢流。

根据本项发明，如果在气体导管上安装热交换器，可以提高压缩机的工作效益，热交换器要按照被压缩介质的流动方向放在被压缩介质消耗量测量仪表的前方。

根据本项发明，当压缩机的工作介质在出口处具有高温度时，例如高于300℃，采用热交换器是特别有利的。将热交换器内冷却的被压缩介质送入机体的内部空间，可以消除被压缩介质在每一压缩级通流通路内发生的附加的加热，从而可以保证压缩机气体动力特性的稳定性。

根据本项发明，所制作的用于往高炉送风的具有三级压缩级的离心式压缩机，在最适当的工况下，轮轴的转动频率为5000转/分对应进气状况的生产率为2400米³/分（送入第一压缩级的空气的初始压力为1公斤/厘米²，空气温度为20℃），从排气腔压出的空气的压力为4公斤/厘米²，消费功率为8500千瓦，多变的效率为86%。其次，所推荐的离心式压缩机与已知具有类似用途的压缩机的结构相比较，金属用量减少25%～30%，制造工作量减少30%～40%，而且组装工作简便，且精度高。

从以下制作压缩机的具体实例和附图中，本项发明的其它目的和优越性将看得更明显，附图说明于下：

根据本项发明，图1概略地表示离心式压缩机的纵剖面;

图2表示图1上的剖面Ⅱ-Ⅱ;

图3表示比例放大的中间压缩机轮壳下半部的纵剖面;

图4表示比例放大的压缩级末级轮壳的下半部，该级与压缩机的排气腔相通;

根据本项发明，图5表示比例放大的具有气密装置的轮壳的一部分，纵剖面;

图6表示沿图5上的箭头D的视图;

图7表示比例放大的制作在机体下部的凹槽，在其中放置轮壳下半部的止动爪，横剖面;

图8表示去掉机体上半部后，沿图7上箭头E的视图;

根据本项发明，图9表示组装压缩机时比例放大的具有气密装置的轮壳的一部分;

根据本项发明，图10概略地表示压缩机的一种制作方案的纵剖面。根据本项发明制作的，例如用于往高炉吹风的离心式压缩机，包含具有水平拆装面A-A的机体1（图2），机体内装有三个压缩级2，2和2a（图1），按照被压缩介质的运动方向为第一级的压缩级2与压缩机的进气腔3连通，而最末一级2a与排气腔4相通。

压缩级2的每一级都放置在与机体1连接的轮壳5内。每一轮壳5壁的外表面在机体1的内部空间6形成环形腔7，而具内表面将限定压缩级2的通流通路，按照被压缩介质的运动方向为下一级2的通流通路8与前述的通路连通。压缩级的末级2a置于与机体1连接的轮壳5a内。轮壳5a壁的外表面在机体1的内部空间6形成环形腔7，而其内表面将限定通流通路8a，该通路一端与前一压缩级2的通流通路8相通，而另一端与排气腔4连通。压缩级2的每一级的通流通路8和压缩级2a的通流通路8a都与环形腔7隔开，而环形腔7将沿机体1的上部1a和下部1b的内表面与其它环形腔7相通。机体1的内部空间与压缩机的排气腔4连通。压缩机的进气腔3利用进气管10与送气导管（图上未示出）连通，而排气腔4与用气设备相通。在进气腔3内安置有与机体1连接的导向装置，即曲线形导向叶片11，它们可形成进入第一压缩级2工作轮的轴向对称空气流。压缩级2每一级的通流通路8由工作轮12，叶片式扩压器13和反向导向装置14组成，它们顺次沿被压缩气流运动的方向分布。

压缩级末级2a的通流通路8a由工作轮12和叶片式扩压器13组成。

工作轮12安装在传动轴15上，该轴由功率12兆瓦的蒸汽透平驱动（图上未示出）。

压缩级2的每一级都有一垂直于压缩机纵向轴线的拆装面B-B（图3）和一个与机体1拆装水平面A-A重合的平面C-C（图2）。垂直拆装面B-B（图3）分轮壳5为两个空腔，其中之一放置扩压器13的叶片16，而在另一空腔内安置反向导向装置14的叶片17。扩压器13的通流通路由轮壳5的外壁18和扩压器13的内壁19加以限定。反向导向装置14的通流通路由轮壳5的外壁20和反向导向装置14的内壁21加以限定。扩压器13的叶片16，利用螺钉22和螺母23固定在侧壁18和19上。反向导向装置14的叶片17，利用螺钉24和螺母25固定在侧壁20和21上。扩压器13和反向导向装置14彼此用螺柱26和螺母27沿垂直拆装面B-B加以连接，并且组成轮壳5的上半部5b和下半部5C，这两部分彼此用螺柱和螺母加以连接（图上未示出）。

最末压缩级2a的轮壳5a仅有水平拆装面C-C。

除第一级外，为了使中间压缩级2的每一通流通路8和最末压缩级2a的通流通路8a与环形腔7相隔离，均装有气密装置28，该装置安置在两压缩级2的两通流通路8连接区内，并且在朝向下一压缩级2轮壳5端面的前一压缩级2轮壳5的端面上，或者安装在最末压缩级2a的轮壳5a的端面上。

用装于机体壁端面30上的气密装置28，将第一环形腔7（图1）与压缩机的进气腔3隔离起来，机体壁在进气腔3与第一压缩级2通流通路8的连接区内限定进气腔。

用装于扩压器13侧壁19a的端面32上的气密装置28a，将压缩机的排气腔4（图4）与最末压缩级2a工作轮12外面的空腔31隔离起来，侧壁19a将限定排气腔4。

为了减少来自工作轮的作用在止推轴承上（图上未示出）的轴向力，在压缩机的轴15上装有卸载活塞（平衡活塞）33。为了消除被压缩空气从工作轮12外面的空腔31向活塞33外面与进气腔3（图1）连通的空腔34溢流，规定装有迷宫式气密装置35（图4），其套圈36与活塞33同心，且与机体1连接。为了防止活塞33沿轴向移动，规定装有止动环37。

气密装置23包含安置在环形凹槽39内的圆环38（图5），该凹槽开在轮壳5的端面29上，还包含圆环38沿压缩机纵向轴线进行移动的装置，如制成弹簧40的型式。为了消除圆环38从凹槽39中脱落，圆环38作成带有圆环台肩41，该台肩与沿轮壳5的端面29均布的位于槽43（图6）内的支承平板42相互作用。每一平板42用螺钉44紧固在轮壳5上。气密装置28的圆环38装有两个密封元件45和46，其中一个元件45置于圆环38端面上的小槽47内，圆环38的这个端面对着下一压缩级2轮壳5的外壁18（图3）的端面。另一密封元件46（图5）置于圆环38圆柱面上的小槽48内，圆柱面38与环形凹槽39的侧壁相作用。

气密装置28a（图4）包含设置在环形凹槽39a内的圆环38a，凹槽39a制作在侧壁19a的端面32上，还包含圆环38a沿压缩机纵向轴线进行移动的装置，该装置制作成弹簧40a的型式。圆环38a制作成带有环形台肩41a，台肩与用螺钉固定在侧壁19a上的支承平板42a相作用（图上未示出）。圆环38a上装有两个气密元件45a和46a，它们分别安置在小槽47a和48a内，并且与机体1的端面和环形凹槽39a的侧壁相作用。

为了保证每一压缩级的轮壳5沿压缩机纵向轴线的安装具有高精度，以及为了消除安装时和压缩机于机体1内工作时，每一轮壳5在水平拆装面C-C（图2）内的歪斜，在压缩机机体1下部1b上的水平拆装面A-A，并且对称于与压缩机纵向轴线垂直的垂直平面处开有凹槽49（图7），该凹槽朝向压缩级2轮壳5的上半部是开启的。在水平拆装面C-C处，轮壳5的下半部5C制作有两个与压缩机纵向轴线对称的止动爪。每一止动爪50装有一个垫圈51，该垫圈用螺钉52与止动爪加以连接。每一止动爪50可以防止轮壳5沿压缩机的纵向轴线移动，另外，止动爪位于距轮壳的纵向轴线最远的地方，并且将其安置在凹槽49（图8）内，使得止动爪朝向机体上部1a的平面，既与轮壳5的水平拆装面C-C重合，又与机体1的水平拆装面A-A重合。

为了保证工作轮12和轴15（图1）的气密装置自己对中，在每一凹槽49（图8）内安放一块衬垫53，衬垫的一个侧面与凹槽49的侧面54相作用，而与前一侧面54相对的另一侧面55上，装有一个凸出该面的支撑块56（图7）。在止动爪50的端面57和支撑块56的端面58之间设置一间隙，其大小等于轮壳5在垂直于压缩机纵向轴线的方向内所允许的位移量。支撑块56用奥氏体钢制作。采用奥氏体钢制作支撑块56是由于这种钢的塑性高决定的，这样可以采用挤压支撑块56的方法保证轮壳自动对中，支撑块的挤压量，实质上等于轮壳5在压缩机水平拆装面A-A内沿垂直于压缩机纵向轴线方向内的热位移量。

为了防止被压缩空气沿轴15（图3）的纵向轴线，从最末压缩级2的通流通路8，溢流至前一压缩级2的通流通路8，规定要安装迷宫式气密装置59，其套圈60装有支撑块61，套圈置于反向导向装置14的内壁21上，并且包围着与轴15刚性连接的轴套62。

为了防止被压缩空气在轴15（图1）从机体1引出的地方溢流，规定安装端部迷宫式气密装置63和64。迷宫式气密装置63的套圈65，置于机体1内进气腔3的一侧，并且包围着与轴15刚性连接的轴套62a;而迷宫式气密装置64的套圈66，置于排气腔4的一侧，并且包围着与轴15刚性连接的轴套62a′。

为了防止被压缩空气从每一压缩级2工作轮12后面的空腔67（图3）向工作轮12前面的空腔68溢流，规定要安装迷宫式气密装置69，其套圈70装有支撑块71，该套圈置于扩压器13的外壁18上，并且包围着工作轮12要密封的圆角72。

当压缩机在机体1的内部空间6（图1）工作时，诸环形腔7内将产生与排气腔4的压力相同的压力。这样将产生沿每一压缩级2轮壳5的表面均布的作用力，这种作用力，在轮壳外壁18、20的连接区与扩压器13的内壁19和反向导向装置14的内壁21的连接区，对轮壳的垂直拆装面B-B（图3）起着密封作用。沿轮壳5表面均布的作用力，还对轮壳5的水平拆装面C-C（图2）起着密封作用。所提到的这种力将卸掉螺钉22（图3），螺钉24和螺柱26的负荷，这些零件分别连接扩压器13的叶片16和其侧壁18，19，反向导向装置14的叶片17和其侧壁20、21，以及每一压缩级2的扩压器13和反向导向装置14。此外，这种作用力还减小对螺钉22、24和螺柱26动力负荷的影响，这种动力负荷，例如在气流不平稳时，是由工作介质在机体1环形腔7内和通流通路8运动气流内的压力脉冲引起的。这一情况将提高这些元件结构的疲劳程度，并可防止它们疲劳破坏。

不存在作用于每一压缩级2轮壳5上的压力差，可以消除侧壁18、19、20、21内和螺钉22、24，螺柱26内的弯曲力矩。这一情况还可附加地减小轮壳5侧壁18、19、20、21的厚度，而且与已知的具有类似用途的压缩机结构相比，还可卸去支撑件的负荷。

在每一压缩级2的通流通路8内，压缩空气的过程将伴有空气温度的升高，因此，轮壳5的侧壁18、19、20、21将会加热，从而引起它们热膨胀，在这种情况下将使衬垫53的支撑块56和止动爪50的端面57之间的较小间隙“δ”（图7）（图2）减小至零。与此同时，止动爪50的端面57将与支撑块56的端面58相互作用。轮壳5（图2）进一步膨胀将在较大间隙“δ”的方向内发生。这种情况将引起工作轮12和轮轴15的迷宫式气密装置59，69（图3）自动对中，而迷宫式气密装置69，59的套圈70，60与工作轮12轮轴15之间的间隙实质上变为环形的。

根据本项发明制作的压缩机具有如下的组装顺序。

先把每一压缩级2轮壳5的下半部5C（图2）和最末压缩级2a轮壳5a的下半部依次装于机体1的下半部1b（图1），轮壳5的下半部5C上带有置于轮壳5端面上环形凹槽39（图5）内的气密装置28的半圆环，轮壳5a的下半部带有置于环形凹槽39a（图4）内的气密装置28a的半圆环，而机体1带有装在机体下半部的气密装置35和端部气密装置63，64的套筒36、65、66。

同时，轮壳5和5a下半部5C上的止动爪50（图7）置于机体1下半部1b的凹槽49内，使得止动爪对着机体1上半部1a的平面与机体1的水平拆装面A-A相重合（图7）。

然后，把轴15放入机体1的下部1b（图1），轴15上带有与其刚性连接的压缩级2，2a的工作12和轴套62，62a和62a′，而机体1内装有轮壳5和5a的诸下半部5c。

以后，在每一压缩级2的侧壁18（图3）上和最末压缩级2a的侧壁18a上（图4），将套圈70放置在支撑块71上，而在每一压缩级2的侧壁21（图3）上，将套圈60置于支撑块61上。然后在轮壳5下半部5c的水平拆装面C-C（图2），测量套圈60（图3）与轴套62之间的径向间隙。

其次，要保证每一止动爪50的端面57（图7）和支撑块56的端面58之间有一间隙，且令该间隙在实质上等于套圈60（图3）和轴套62之间的径向间隙。

最后，把轮壳5和5a的上半部5b放在轮壳5和5a的下半部5c上，轮壳5和5a上装有置于其环形凹槽39，39a内的气密装置28，28a的半圆环，接着用带有螺母的螺柱（图上未示出）将轮壳5和5a的两半部5c和5b加以连接，最后将机体1的上半部1a放到下半部1b上，并且用螺钉和螺柱将它们加以刚性连接（图上未示出）。

根据本项发明，表示在图10上的具有四个压缩级的离心式压缩机，例如在生产弱硝酸的工艺装备中用来压缩亚硝酸气体，其结构类似于表示在图1上的压缩机的结构。它们的区别是，将排气腔73制作成蜗旋形，在最末压缩级2a内采用无叶片的扩压器74。在这种压缩机内，利用位于机体1外部的气体导管75，通过热交换器76和连接至机体1侧壁上圆孔80的气体导管79，将排气腔73与机体1的内部空间6连通，热交换器用气体导管77与测量被压缩的亚硝酸气体消耗量的仪表78接通。

消耗量测量仪78与气体耗量记录仪81按电气方式加以连接。

这样的离心式压缩机与上述压缩机的工作状况相类似。但是在压缩机发生气流不平稳的情况下，会引起排气腔73内产生压力脉冲，这种脉冲将在气体导管75，77，79内消失。安装被压缩气体消耗量测量仪，在压缩机运行过程中可以判断压缩机通流部分的状态。被压缩气体从空腔73向机体内部空间6溢流的消失，证明压缩级2各轮壳5沿垂直拆装面B-B（图3）的接合，在轮壳5和5a的水平拆装面C-C（图8）内上下两半5B和5c的接合，以及气密装置28（图5），28a（图4）可以保证所要求的紧密性。

仪表78（图10）记录出气体溢流急剧增加时，则证明压缩机的工作遭到破坏，需要停机查明故障原因。

因为亚硝酸气体在排气腔73内具有高温，例如350℃，所以为了消除被压缩气体在压缩级2，2a通流通路8内的附加热，在热交换器76里要冷却从排气腔73内放出的气体。这样可以保证压缩机气体动力特性的稳定性。

Claims (10)

1、具有水平拆装面的离心式压缩机，在其机体1内装有压缩级2和2a，就被压缩气体运动方向来说，为第一级的压缩级2与压缩机的进气腔3相通，而最末压缩级2a与排气腔4相通，每一压缩级2都置于与机体1连接的轮壳内，轮壳5侧壁的外表面在机体1的内部空间6形成环形腔7，而其内表面将限定压缩级2的通流通路8，就被压缩气体的运动方向来说，为下一压缩级2，2a的通流通路8或8a与前一通路连通，本离心式压缩机的特点为，每一压缩级2，2a的通流通路8，8a与环形腔7相隔离，该环形腔7沿机体1侧壁的内表面9与其它环形腔7连通，机体1的内部空间6与排气腔4相通。

2、根据权利要求1，本离心式压缩机的特点为，除第一级外，为了将每一压缩级2，2a的通流通路8，8a与环形腔7相隔离，规定在前一级2的轮壳5的端面29上，装有第一气密装置28，该端面在两压缩级通流通路的连接区内，对着下一压缩级2或2a轮壳5或5a的端面，而第一环形腔7用第二气密装置28与压缩机的进气腔3相隔离，该气密装置装于机体1侧壁的端面30上，侧壁端面在进气腔与第一压缩级2的通流通路8的连接区将限定进气腔3。

3、根据权利要求2，本离心式压缩机的特点为，气密装置28包含置于轮壳5端面29上环形凹槽39内的圆环38和轮壳沿压缩机纵向轴线进行移动的装置。

4、根据权利要求3，本离心式压缩机的特点为，圆环38装有两个密封元件45，46，一个置于圆环端面上的小槽47，该圆环端面对着下一压缩级2或2a的端面，而另一密封元件置于圆环38圆柱面上的小槽48内，该圆柱面与轮壳5环形凹槽39的侧壁相作用。

5、根据权利要求1～4，本离心式压缩机的特点为，在机体1下半部1b的水平拆装面A-A上，对称于通过机体1纵向轴线的垂直平面处开有向压缩级2或2a轮壳5或5a-面开启的凹槽49，在轮壳的水平拆装面c-c上制有止动爪50，它可以防止轮壳5或5a的轴向移动，该止动爪位于离轮壳5或5a的纵向轴线最远的地方，并且这样放置在凹槽49内，使得止动爪50对着机体1上部1a的平面，既与轮壳5或5a的拆装面c-c重合，又与机体1的拆装面A-A重合。

6、根据权利要求5，本离心式压缩机的特点为，在凹槽49内放置衬垫53，其一个侧面与凹槽49的端面相作用，而在与前一侧面相对的另一侧面上，装有一个凸出该侧面的支撑块56，支撑块的端面要放置得使与其相对的止动爪50的端面之间有一间隙，该间隙等于轮壳5或5a在垂直于压缩机纵向轴线方向内的允许位移量。

7、根据权利要求6，本离心式压缩机的特点为，支撑块56用奥氏体钢制作。

8、根据权利要求1，本离心式压缩机的特点为，机体1的内部空间，利用位于压缩机外部的气体导管与排气腔4相通。

9、根据权利要求8，本离心式压缩机的特点为，在气体导管上装有测量被压缩介质消耗量的仪表78。

10、根据权利要求9，本离心式压缩机的特点为，在气体导管上装有热交换器，按照被压缩介质的运动方向，热交换器装在测量被压缩介质消耗量仪表78的前方。

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