CN111120351A - 一种单轴等温型离心式空气压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单轴等温型离心式空气压缩机，通过隔板使机壳内部形成第一流道和第二流道，并在主轴上依次设置的一级叶轮、二级叶轮和三级叶轮，其中，一级叶轮和三级叶轮正向布置，二级叶轮反向布置，代替传统的四级压缩，不但减轻了机组的重量，降低压缩机成本，而且通过两次冷却，替代之前的三次冷却，能够更有利于管路的布置，使基础设计、机组安装更加方便。

Description

一种单轴等温型离心式空气压缩机
技术领域
本发明属于离心式空气压缩机技术领域，具体涉及一种单轴等温型离心式空气压缩机。
背景技术
单轴等温型离心式空气压缩机常用于空分装置的主空压机，由汽轮机直联驱动，压比为6-7，传统机型采用四级压缩，三次冷却，对能耗要求严格的空分装置来说，这种机型存在转速较低汽轮机效率低、机壳结构复杂制造成本高等不足。
传统单轴等温型离心式空气压缩机，采用四级压缩，三次冷却，从大气压压缩到约6bar，传统的结构形式存在以下不足：(1)四级压缩，机组较重，压缩机本体成本较高；(2)三次冷却，八个风筒，气冷成本和管路成本都高；(3)机组转速低，汽轮机效率低，成本高；(4)首级叶片扩压器，管路振动大，机组噪音大。
因此，一种新型的单轴等温型离心式空气压缩机亟待研究。
发明内容
针对以上现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种单轴等温型离心式空气压缩机。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种单轴等温型离心式空气压缩机，包括机壳、主轴、一级蜗壳和叶轮，所述机壳内设置有一个隔板，所述隔板使所述机壳内部形成第一流道和第二流道；所述叶轮包括在所述主轴上依次设置的一级叶轮、二级叶轮和三级叶轮，所述一级叶轮设置在所述主轴的悬臂端并位于所述一级蜗壳内，所述二级叶轮和三级叶轮分别设置在所述第一流道和第二流道内，其中，所述一级叶轮和三级叶轮正向布置，所述二级叶轮反向布置。
进一步的，所述一级叶轮为半开三元叶轮，所述二级叶轮和三级叶轮均为三元闭式叶轮。
进一步的，所述半开三元叶轮的叶顶与其轴向方向呈60°-80°角。
进一步的，所述三元闭式叶轮的叶顶与其轴向方向呈60°-80°角。
进一步的，所述一级叶轮、二级叶轮和三级叶轮均通过热接的方式与所述主轴固定连接。
进一步的，所述一级蜗壳内设置有一级扩压器，所述一级扩压器为无叶扩压器。
进一步的，所述一级蜗壳的端部设置有一段进风筒，所述一级蜗壳的侧面设置有一段出风筒，所述机壳上相对应于所述第二流道的位置处设置有二段进风筒和二段出风筒，所述机壳上相对应于所述第一流道的位置处设置有三段进风筒和三段出风筒。
进一步的，所述机壳和一级蜗壳之间的主轴上设置有轴承箱，且所述轴承箱靠近所述机壳一侧的箱盖与所述机壳之间设有间隙。
进一步的，所述机壳包括外壳板、以及分别设置在外壳板两端的斜向组件，所述外壳板和两个斜向组件构成密闭腔室，其中，所述斜向组件包括固定连接的第一斜拉平板和第二斜拉平板。
进一步的，所述第一流道的空腔体积小于所述第二流道形成的空腔体积。
本发明提供了一种单轴等温型离心式空气压缩机，通过隔板使机壳内部形成第一流道和第二流道，并在主轴上依次设置的一级叶轮、二级叶轮和三级叶轮，其中，一级叶轮和三级叶轮正向布置，二级叶轮反向布置，代替传统的四级压缩，不但减轻了机组的重量，降低压缩机成本，而且通过两次冷却，替代之前的三次冷却，能够更有利于管路的布置，使基础设计、机组安装更加方便。
附图说明
图1为本发明示例性实施例的一种单轴等温型离心式空气压缩机的结构示意图；
图2为本发明示例性实施例的半开三元叶轮的局部放大图；
图3为本发明示例性实施例的三元闭式叶轮的局部放大图。
图中：1-机壳，101-隔板，102-第一流道，103-第二流道，104-外壳板，105-斜向组件，1021-三段进风筒，1022-三段出风筒，1031-二段进风筒，1032-二段出风筒，1051-第一斜拉平板，1052-第二斜拉平板；
2-主轴；
3-一级蜗壳，301-一段进风筒，302-一段出风筒；
4-一级叶轮；
5-二级叶轮；
6-三级叶轮；
7-一级扩压器；
8-轴承箱，801-箱盖。
具体实施方式
为克服现有技术中的不足，本发明提供一种单轴等温型离心式空气压缩机。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合对本发明的实施例进行详细说明。
参见图1，一种单轴等温型离心式空气压缩机，包括机壳1、主轴2、一级蜗壳3和叶轮，机壳1内设置有一个隔板101，隔板101使机壳1内部形成第一流道102和第二流道103；叶轮包括在主轴2上依次设置的一级叶轮4、二级叶轮5和三级叶轮6，一级叶轮4设置在主轴2的悬臂端并位于一级蜗壳3内，二级叶轮5和三级叶轮6分别设置在第一流道102和第二流道103内，其中，一级叶轮4和三级叶轮6正向布置，二级叶轮5反向布置。本实施例提供通过代替了传统的四级压缩，不但减轻了机组的重量，降低压缩机成本，而且通过两次冷却，替代之前的三次冷却，能够更有利于管路的布置，使基础设计、机组安装更加方便。
作为一优选实施方式，一级叶轮4为半开三元叶轮，二级叶轮5和三级叶轮6均为三元闭式叶轮。
作为一优选实施方式，半开三元叶轮的叶顶与其轴向方向呈60°-80°角，通过将半开三元叶轮的叶顶设置成与其轴向方向呈60°-80°角，将半开三元叶轮设计成半开混流叶轮，不但使其比传动的半开三元叶轮的同流能力强，效率高，而且实用的范围更广。
作为一优选实施方式，三元闭式叶轮的叶顶与其轴向方向呈60°-80°角，通过将三元闭式叶轮的叶顶设置成与其轴向方向呈60°-80°角，将三元闭式叶轮设计成闭式混流叶轮，不但使其比传动的三元闭式叶轮的同流能力强，效率高，而且实用的范围更广，并且其力学性能好，线速度可达到320m/s，高压原来的290m/s，同时压在较高马赫数情况下有良好的效率和范围。
作为一优选实施方式，一级叶轮4、二级叶轮5和三级叶轮6均通过热接的方式与主轴2固定连接。
作为一优选实施方式，一级蜗壳3内设置有一级扩压器7，一级扩压器7为无叶扩压器，采用无叶扩压器，能够避免空气压缩机的管路振动。
作为一优选实施方式，一级蜗壳3的端部设置有一段进风筒301，一级蜗壳3的侧面设置有一段出风筒302，机壳1上相对应于第二流道103的位置处设置有二段进风筒1031和二段出风筒1032，机壳1上相对应于第一流道102的位置处设置有三段进风筒1021和三段出风筒1022。
作为一优选实施方式，机壳1和一级蜗壳3之间的主轴2上设置有轴承箱8，且轴承箱8靠近机壳1一侧的箱盖801与机壳1之间设有间隙，通过将轴承箱8靠近机壳1一侧的箱盖801与机壳1之间设有间隙，本实施方式通过将轴承箱8与机壳1分开，中间为大气，避免油气进入机壳1内部，从根本上杜绝油气进入压缩机，同时取消机组开车充气，同时通过取消轴承箱8与机壳1之间的连接段，来优化压缩机的转子结构，进而缩短主轴2的支撑跨距，提高转子稳定性，使本实施例提供的压缩机在同等参数条件下，压缩机转速较之前机组提高12％，汽轮机排气段机型减小一档，汽轮机效率提高2％。
作为一优选实施方式，机壳1包括外壳板104、以及分别设置在外壳板104两端的斜向组件105，外壳板104和两个斜向组件105构成密闭腔室，其中，斜向组件105包括固定连接的第一斜拉平板1051和第二斜拉平板1052。本实施方式提供的的离心压缩机的不仅能够提升压缩机的进气效率和抗压能力，而且在相同条件下，使第一流道102和第二流道103的轴向跨距也大幅缩短，从而进一步提高主轴2的动力学性能。
本发明提供的一种单轴等温型离心式空气压缩机，通过隔板使机壳内部形成第一流道和第二流道，并在主轴上依次设置的一级叶轮、二级叶轮和三级叶轮，其中，一级叶轮和三级叶轮正向布置，二级叶轮反向布置，代替传统的四级压缩，不但减轻了机组的重量，降低压缩机成本，而且通过两次冷却，替代之前的三次冷却，能够更有利于管路的布置，而且还能够使机组汽耗降低约3％，压缩机机组总重量减少近20％，主轴重量减少约30％，并且业主的土建成本降低15％以上。
作为一优选实施方式，第一流道102的空腔体积小于第二流道103形成的空腔体积。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种单轴等温型离心式空气压缩机，其特征在于，包括机壳、主轴、一级蜗壳和叶轮，所述机壳内设置有一个隔板，所述隔板使所述机壳内部形成第一流道和第二流道；所述叶轮包括在所述主轴上依次设置的一级叶轮、二级叶轮和三级叶轮，所述一级叶轮设置在所述主轴的悬臂端并位于所述一级蜗壳内，所述二级叶轮和三级叶轮分别设置在所述第一流道和第二流道内，其中，所述一级叶轮和三级叶轮正向布置，所述二级叶轮反向布置。
2.根据权利要求1所述的一种单轴等温型离心式空气压缩机，其特征在于，所述一级叶轮为半开三元叶轮，所述二级叶轮和三级叶轮均为三元闭式叶轮。
3.根据权利要求2所述的一种单轴等温型离心式空气压缩机，其特征在于，所述半开三元叶轮的叶顶与其轴向方向呈60°-80°角。
4.根据权利要求2所述的一种单轴等温型离心式空气压缩机，其特征在于，所述三元闭式叶轮的叶顶与其轴向方向呈60°-80°角。
5.根据权利要求1所述的一种单轴等温型离心式空气压缩机，其特征在于，所述一级叶轮、二级叶轮和三级叶轮均通过热接的方式与所述主轴固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种单轴等温型离心式空气压缩机，其特征在于，所述一级蜗壳内设置有一级扩压器，所述一级扩压器为无叶扩压器。
7.根据权利要求1所述的一种单轴等温型离心式空气压缩机，其特征在于，所述一级蜗壳的端部设置有一段进风筒，所述一级蜗壳的侧面设置有一段出风筒，所述机壳上相对应于所述第二流道的位置处设置有二段进风筒和二段出风筒，所述机壳上相对应于所述第一流道的位置处设置有三段进风筒和三段出风筒。
8.根据权利要求1所述的一种单轴等温型离心式空气压缩机，其特征在于，所述机壳和一级蜗壳之间的主轴上设置有轴承箱，且所述轴承箱靠近所述机壳一侧的箱盖与所述机壳之间设有间隙。
9.根据权利要求1至8任一所述的一种单轴等温型离心式空气压缩机，其特征在于，所述机壳包括外壳板、以及分别设置在外壳板两端的斜向组件，所述外壳板和两个斜向组件构成密闭腔室，其中，所述斜向组件包括固定连接的第一斜拉平板和第二斜拉平板。
10.根据权利要求9所述的一种单轴等温型离心式空气压缩机，其特征在于，所述第一流道的空腔体积小于所述第二流道形成的空腔体积。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200508

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