CN114635866B - 一种大型空分装置配套用三级大流量系数压缩机结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大型空分装置配套用三级大流量系数压缩机结构，包含一级斜流压缩机和两级离心压缩机，并由多轴结构驱动，其各级压缩机间均连接有中间冷却器。本发明在大型空分装置中采用三级大流量系数压缩机组合方案替代了传统的多级轴流+离心压缩机结构，有助于克服同等级空分装置配套轴流压缩机组占空间大、加工成本高的缺点，可以充分利用离心叶轮单级压比高的特点来提高压缩机组的紧凑性，同时保持较高的效率、节省功耗，特别适用于110000Nm3/h～150000Nm3/h量级的空分装置。本发明采取多轴结构能够保证在叶轮外径相近的情况下各级叶轮的比转速处于最优区间，使各级压缩机发挥出最佳性能。

Description

一种大型空分装置配套用三级大流量系数压缩机结构
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种大型空分装置配套用三级大流量系数压缩机结构，特别适用于110000Nm3/h～150000Nm3/h量级的空分装置。
背景技术
过程装备大型化带来了对大流量系数压缩机的需求。现阶段，规模在8万m3/h等级以上的空分压缩机普遍采用轴流加离心式组合来满足大流量系数的特征，参见图1，如MAN公司的“6级轴流+1级离心”标准空分装置压缩机AR-MAX1转子结构。为了缩小设备尺寸、降低制造和维护成本，用“多级离心构型”替代“多级轴流”构型成为一种潜在的高效方案，这种构型可以充分利用离心叶轮单级压比高的特点来提高压缩机组的紧凑性。
然而当流量系数φ超过0.12时，随流量系数的增加离心压缩机性能出现大幅降低，此时采用斜流级替代首级离心级可以有效克服首级大流量系数离心叶轮性能不足的问题。斜流压缩机可以在保持高压比和紧凑性的同时，兼顾大通流能力和高效率，因此大流量系数斜流+离心叶轮组合方案替代多级轴流叶轮的方案为超大型空分装置配套压缩机组的设计提供了更广阔的空间，可参见发明名称为：“带级间冷却的两级大流量斜流-离心组合压缩机”，公开号为CN105221463A的中国发明专利。然而该专利的多级叶轮采用单轴结构，为了保证整体紧凑和同轴上叶轮重量相近，多级叶轮的外径采取接近的数值，在此情况下很难保证各级叶轮的比转速处于最优区间；同时多级叶轮会加重单轴结构的负担，对轴的刚性要求比较高；上述专利难以很好地满足110000Nm3/h～150000Nm3/h量级的空分装置要求的流量系数和结构参数配比。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种大型空分装置配套用三级大流量系数压缩机结构，以很好地满足110000Nm3/h～150000Nm3/h量级的空分装置要求的流量系数和结构参数配比，能够在叶轮外径相近的情况下使各级叶轮的比转速处于最优区间。
本发明的技术方案是：一种大型空分装置配套用三级大流量系数压缩机结构，包括第一级斜流压缩机、第二级离心压缩机以及第三级离心压缩机，其中第一级斜流压缩机的流量系数为0.21～0.26，第二级离心压缩机的流量系数为0.12～0.17，第三级离心压缩机的流量系数为0.11～0.14；其中第一级斜流压缩机的蜗壳出口和第二级离心压缩机的回流通道的进口连通，第二级离心压缩机的蜗壳出口和第三级离心压缩机的回流通道的进口连通。
上述第一级斜流压缩机的主轴与齿轮一同轴固定连接，第二级离心压缩机的主轴与齿轮二同轴固定连接，第三级离心压缩机的主轴与齿轮三同轴固定连接，所述齿轮二分别与齿轮一、齿轮三相啮合。
上述第一级斜流压缩机和第二级离心压缩机之间连接有中间冷却器一，其中中间冷却器一进口与第一级斜流压缩机的蜗壳出口连接，中间冷却器一出口与第二级离心压缩机的回流通道的进口连接；所述第二级离心压缩机和第三级离心压缩机之间连接有中间冷却器二，其中中间冷却器二进口与第二级离心压缩机的蜗壳的出口连接，中间冷却器二出口与第三级离心压缩机的回流通道的进口连接。
上述第一级斜流压缩机采用带分流叶片的半开式斜流叶轮，叶轮轴向长度与叶轮出口直径比Limp/D2为0.45～0.65；斜流叶轮进口轮毂比D1h/D1s为0.25～0.35；斜流叶轮进口轮盖直径与叶轮出口直径比D1s/D2为0.7～0.85；斜流叶轮出口相对宽度b2/D2为0.1～0.15；斜流叶轮出口处轮盘子午倾角Ф2为30°～75°；第一级斜流压缩机的斜流级无叶扩压器包括过渡段和径向段；斜流级无叶扩压器过渡段进口轮盘倾角与斜流叶轮出口倾角相同；斜流级无叶扩压器出口直径比D4/D2为1.6～1.9；斜流级无叶扩压器出口相对宽度b4/D2为0.07～0.12；斜流叶轮加斜流级无叶扩压器轴向长度与叶轮出口半径比Limp-dif/D2为0.45～0.7。
上述第二级离心压缩机采用带分流叶片的闭式离心叶轮，叶轮轴向长度与叶轮出口直径比Limp/D2为0.2～0.3；第二级离心压缩机的离心叶轮进口轮毂比D1h/D1s为0.43～0.53，离心叶轮进口轮盖直径与叶轮出口直径比D1s/D2为0.6～0.7，离心叶轮出口相对宽度b2/D2为0.07～0.12；第二级离心压缩机的离心级无叶扩压器出口直径比D4/D2为1.6～1.9，离心级无叶扩压器出口相对宽度b4/D2为0.03～0.07。
上述第三级离心压缩机采用带分流叶片的闭式离心叶轮，叶轮轴向长度与叶轮出口直径比Limp/D2为0.15～0.25；第三级离心压缩机的离心叶轮进口轮毂比D1h/D1s为0.5～0.6，离心叶轮进口轮盖直径与叶轮出口直径比D1s/D2为0.6～0.7，离心叶轮出口相对宽度b2/D2为0.07～0.12；第三级离心压缩机的离心级叶片扩压器采用等宽度翼型扩压器，离心级叶片扩压器叶片前缘与叶轮出口直径比D3/D2为1.1～1.2，离心级叶片扩压器出口直径比D4/D2为1.6～1.9，离心级叶片扩压器出口相对宽度b4/D2为0.07～0.12。
本发明的有益效果：本发明提供了一种大型空分装置配套用三级大流量系数压缩机结构，克服了同等级空分装置配套的多级轴流+离心压缩机构型零部件数量多、加工成本高，且单级增压能力差的缺陷。本发明的三级大流量系数压缩机结构具有较高的综合性能，能够保持较高的效率、节省功耗，并且稳定工况范围比多级轴流压缩机宽，采用级间冷却可进一步提升压缩机组的效率；能够充分利用离心叶轮单级压比高的特点来提高压缩机组的紧凑性，节省了制造成本和维护成本。本发明采用多轴结构，能够减弱单轴结构对轴刚度的高要求，并在叶轮外径相近的情况下使各级叶轮的比转速处于最优区间，使各级压缩机发挥出最佳性能，能够满足特大、超大型空分装置的要求，特别适用于110000Nm3/h～150000Nm3/h量级的大型空分装置，对满足我国石油/煤化工等领域的发展需求、实现重大核心装备国产化具有参考价值。
附图说明
图1为现有技术中MAN公司的“6级轴流+1级离心”标准空分装置压缩机AR-MAX1转子结构；
图2为本发明大型空分装置配套大流量系数压缩机结构三级方案的示意图；
图3为本发明的循环示意图；
图4为本发明的第一级斜流叶轮和斜流级无叶扩压器的参数定义及子午面结构示意图；
图5为本发明的第二级离心叶轮和第二级离心级无叶扩压器的参数定义及子午面结构示意图；
图6为本发明的第三级离心叶轮和第三级离心级叶片扩压器的参数定义及子午面结构示意图；
图7为本发明第一级斜流叶轮的三维视图；其中图7(a)为斜流叶轮的侧视图，图7(b)为斜流叶轮的正视图；
图8为本发明第二级离心叶轮的三维视图(闭式叶轮轮盖未画出)；其中图8(a)为第二级离心叶轮的侧视图，图8(b)为第二级离心叶轮的正视图；
图9为本发明第三级离心叶轮的三维视图(闭式叶轮轮盖未画出)；其中图9(a)为第三级离心叶轮的侧视图，图9(b)为第三级离心叶轮的正视图；
图10为本发明的三级压缩机性能图(随流量系数变化)，其中图10(a)为级多变效率曲线，图10(b)为总压比曲线；
图11为本发明的三级压缩机性能图(随质量流量变化)，其中图11(a)为级多变效率曲线，图11(b)为总压比曲线。
附图标记说明：1-斜流叶轮；2-斜流级进气室；3-第一级主轴；4-第一级锁紧螺母；5-斜流级无叶扩压器；6-第一级机壳；7-第一级蜗壳；8-第一级轴承；9-驱动装置机箱；10-齿轮一；11-齿轮二；12-第二级机壳；13-第二级蜗壳；14-第二级离心级无叶扩压器；15-第二级离心叶轮；16-第二级离心级进气室；17-第二级主轴；18-第二级锁紧螺母；19-第二级轴承；20-齿轮三；21-第三级轴承；22-第三级主轴；23-第三级离心叶轮；24-第三级离心级叶片扩压器；25-第三级蜗壳；26-第三级机壳；27-第三级锁紧螺母；28-第三级离心级进气室；29-第一级斜流压缩机；30-中间冷却器一；31-第二级离心压缩机；32-中间冷却器二；33-第三级离心压缩机。
附图中符号含义：
b2——叶轮出口宽度，m
b3——斜流级扩压器过渡段出口宽度，m
b4——扩压器出口宽度，m
D1h——叶轮进口轮毂直径，m
D1s——叶轮进口轮盖直径，m
D2——叶轮出口直径，m
D3——斜流级扩压器过渡段出口直径，第三级离心级扩压器叶片前缘直径，m
D4——扩压器出口直径，m
Limp——叶轮宽度，m
Limp-dif——斜流叶轮加斜流级无叶扩压器宽度，m
m——质量流量，kg/s
TPR——级总压比
Ф2——斜流叶轮出口处轮盘子午倾角，°
φ——流量系数
ηpol——级多变效率。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
我国能源行业的快速发展对大型空分装置提出了越来越高的要求，为了克服传统多级轴流压缩机组级数多、加工成本高的缺点，本发明提出大流量系数压缩机三级方案代替多级轴流+离心压缩机结构，包括一级斜流压缩机和两级离心压缩机以及各级间连接的中间冷却器等，以更好地满足110000Nm3/h～150000Nm3/h量级的空分装置要求的流量系数和结构参数配比。
参见图2～图3，本发明公开的大型空分装置配套用三级大流量系数压缩机结构，包括第一级斜流压缩机29、第二级离心压缩机31以及第三级离心压缩机33，其中第一级斜流压缩机29的流量系数为0.21～0.26，第二级离心压缩机31的流量系数为0.12～0.17，第三级离心压缩机33的流量系数为0.11～0.14；第一级斜流压缩机29的蜗壳出口和第二级离心压缩机31的回流通道的进口连通，第二级离心压缩机31的蜗壳出口和第三级离心压缩机33的回流通道的进口连通。所述第一级斜流压缩机29的主轴与齿轮一10同轴固定连接，第二级离心压缩机31的主轴与齿轮二11同轴固定连接，第三级离心压缩机33的主轴与齿轮三20同轴固定连接，所述齿轮二11分别与齿轮一10、齿轮三20相啮合。本发明三级叶轮由多轴结构驱动，即分别位于由齿轮连接的三根主轴上，可以减弱单轴结构对轴刚度的高要求，并且保证在叶轮外径相近的情况下各级叶轮的比转速处于最优区间，使各级压缩机发挥出最佳性能。
本发明的大型空分装置配套用三级大流量系数压缩机结构的第一级斜流压缩机29包括斜流叶轮1、斜流级进气室2、第一级主轴3、第一级锁紧螺母4、斜流级无叶扩压器5、第一级机壳6以及第一级蜗壳7，其中斜流叶轮1安装在第一级主轴3上，并由第一级锁紧螺母4固定，斜流叶轮1前安装斜流级进气室2，斜流叶轮1后安装斜流级无叶扩压器5和第一级蜗壳7，部件均固定在第一级机壳6上，其中第一级主轴3与第一级轴承8同轴连接，第一级主轴3还与齿轮一10同轴固定连接，且第一级轴承8和齿轮一10均设于驱动装置机箱9内。所述第二级离心压缩机31包括第二级机壳12、第二级蜗壳13、第二级离心级无叶扩压器14、第二级离心叶轮15、第二级离心级进气室16、第二级主轴17、第二级锁紧螺母18，第二级离心叶轮15安装在第二级主轴17上，并由第二级锁紧螺母18固定，第二级离心叶轮15前安装第二级离心级进气室16，第二级离心叶轮15后安装第二级离心级无叶扩压器14和第二级蜗壳13，部件均固定在第二级机壳12上，其中第二级主轴17与第二级轴承19同轴连接，第二级主轴17还与齿轮二11同轴固定连接，齿轮二11和所述齿轮一10相啮合，第二级轴承19和齿轮二11均设于驱动装置机箱9内。所述第三级离心压缩机33包括第三级主轴22、第三级离心叶轮23、第三级离心级叶片扩压器24、第三级蜗壳25、第三级机壳26、第三级锁紧螺母27以及第三级离心级进气室28，第三级离心叶轮23安装在第三级主轴22上，并由第三级锁紧螺母27固定，第三级离心叶轮23前安装第三级离心级进气室28，第三级离心叶轮23后安装第三级离心级叶片扩压器24和第三级蜗壳25，部件均固定在第三级机壳26上，其中第三级主轴22与第三级轴承21同轴连接，第三级主轴22还与齿轮三20同轴固定连接，齿轮三20和所述齿轮二11相啮合，第三级轴承21和齿轮三20均设于驱动装置机箱9内。第二级主轴17由驱动电机驱动，带动第二级离心叶轮15旋转做功，同时通过齿轮二11啮合齿轮一10和齿轮三20带动第一级主轴3和第三级主轴22转动，从而带动斜流叶轮1和第三级离心叶轮23旋转做功。多轴结构可以保证第一级主轴3、第二级主轴17和第三级主轴22的转速满足三级叶轮的各自最佳比转数区间。
第一级斜流压缩机29和第二级离心压缩机31之间连接中间冷却器一30，中间冷却器一30进口与第一级斜流压缩机29的蜗壳(即第一级蜗壳7)出口连接，中间冷却器一30出口与第二级离心压缩机31的回流通道(即第二级离心级进气室16)的进口连接；在第二级离心压缩机31和第三级离心压缩机33之间连接中间冷却器二32，中间冷却器二32进口与第二级离心压缩机31的蜗壳(即第二级蜗壳13)的出口连接，中间冷却器二32出口与第三级离心压缩机33的回流通道(即第三级离心级进气室28)的进口连接。
本发明的大型空分装置配套用三级大流量系数压缩机结构工作时，从第一级斜流压缩机29的进气室(即斜流级进气室2)轴向进气，经过带分流叶片的半开式斜流叶轮1做功增压，然后进入斜流级无叶扩压器5回收气体部分动能，再由第一级蜗壳7回收，然后至中间冷却器一30进行冷却，并从中间冷却器一30出口进入第二级离心压缩机31的回流通道进口处。气体进入第二级离心压缩机31后，经过第二级带分流叶片的闭式离心叶轮(即第二级离心叶轮15)做功，后经第二级离心级无叶扩压器14和第二级蜗壳13增压和回收气体，再进入中间冷却器二32进行冷却，并进入第三级离心压缩机33的回流通道(即第三级离心级进气室28)。气体进入第三级离心压缩机33后，经过第三级带分流叶片的闭式离心叶轮(即第三级离心叶轮23)做功，后经第三级离心级叶片扩压器24和第三级蜗壳25增压和回收气体，至此三级压缩过程结束。
图4～图9为本发明的一个具体实施例的叶轮子午型线和三维造型，具体实施例设计如下，针对流量为220.2kg/s，转速为3969r/min，进口总温为288.15K，进口总压为101.325kPa的三级大流量系数压缩机组。第一级斜流压缩机参数为：设计点流量系数φ为0.2374，Limp/D2＝0.4358，D1h/D1s＝0.3179，D1s/D2＝0.7803，b2/D2＝0.1329，Ф2＝60°，D4/D2＝1.7，b4/D2＝0.0925，Limp-dif/D2＝0.4925。第二级离心压缩机参数为：设计点流量系数φ为0.1464，Limp/D2＝0.2489，D1h/D1s＝0.4787，D1s/D2＝0.6654，b2/D2＝0.0935，D4/D2＝1.7，b4/D2＝0.0550。第三级离心压缩机参数为：设计点流量系数φ为0.1200，Limp/D2＝0.2127，D1h/D1s＝0.5508，D1s/D2＝0.6642，b2/D2＝0.0975，D3/D2＝1.15，D4/D2＝1.7，b4/D2＝0.0975。
图10～图11为本发明实施例的三级大流量系数压缩机性能图，分别随流量系数变化和随质量流量变化。在设计点处(220.2kg/s)，第一级斜流压缩机的级等熵效率为90.10％，级总压比为2.22；第二级离心压缩机的级等熵效率为92.24％，级总压比为1.83；第三级离心压缩机的级等熵效率为91.57％，级总压比为1.73。本发明的三级压缩机均能达到比较好的性能，对比已知公开的大流量系数压缩机效率(80％～85％左右)，其压缩机性能具有明显优势。
综上所述，本发明公开的大型空分装置配套用三级大流量系数压缩机结构，克服了同等级空分装置配套的多级轴流+离心压缩机构型零部件数量多、加工成本高，且单级增压能力差的缺陷。本发明的三级大流量系数压缩机结构具有较高的综合性能，能够保持较高的效率、节省功耗，并且稳定工况范围比多级轴流压缩机宽，采用级间冷却可进一步提升压缩机组的效率；能够充分利用离心叶轮单级压比高的特点来提高压缩机组的紧凑性，节省了制造成本和维护成本。本发明采用多轴结构，能够减弱单轴结构对轴刚度的高要求，并在叶轮外径相近的情况下使各级叶轮的比转速处于最优区间，使各级压缩机发挥出最佳性能，能够满足特大、超大型空分装置的要求，特别适用于110000Nm3/h～150000Nm3/h量级的大型空分装置，对满足我国石油/煤化工等领域的发展需求、实现重大核心装备国产化具有参考价值。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施例，任何熟悉本技术领域的技术人员利用本发明书内容所做的等效结构变换、流量系数范围内的三级压缩机匹配，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种大型空分装置配套用三级大流量系数压缩机结构，其特征在于，包括第一级斜流压缩机(29)、第二级离心压缩机(31)以及第三级离心压缩机(33)，其中第一级斜流压缩机(29)的流量系数为0.21～0.26，第二级离心压缩机(31)的流量系数为0.12～0.17，第三级离心压缩机(33)的流量系数为0.11～0.14；其中第一级斜流压缩机(29)的蜗壳出口和第二级离心压缩机(31)的回流通道的进口连通，第二级离心压缩机(31)的蜗壳出口和第三级离心压缩机(33)的回流通道的进口连通；所述第一级斜流压缩机(29)的主轴与齿轮一(10)同轴固定连接，第二级离心压缩机(31)的主轴与齿轮二(11)同轴固定连接，第三级离心压缩机(33)的主轴与齿轮三(20)同轴固定连接，所述齿轮二(11)分别与齿轮一(10)、齿轮三(20)相啮合；所述第一级斜流压缩机(29)和第二级离心压缩机(31)之间连接有中间冷却器一(30)，其中中间冷却器一(30)进口与第一级斜流压缩机(29)的蜗壳出口连接，中间冷却器一(30)出口与第二级离心压缩机(31)的回流通道的进口连接；所述第二级离心压缩机(31)和第三级离心压缩机(33)之间连接有中间冷却器二(32)，其中中间冷却器二(32)进口与第二级离心压缩机(31)的蜗壳的出口连接，中间冷却器二(32)出口与第三级离心压缩机(33)的回流通道的进口连接；所述第一级斜流压缩机(29)采用带分流叶片的半开式斜流叶轮，叶轮轴向长度与叶轮出口直径比Limp/D2为0.45～0.65；斜流叶轮进口轮毂比D1h/D1s为0.25～0.35；斜流叶轮进口轮盖直径与叶轮出口直径比D1s/D2为0.7～0.85；斜流叶轮出口相对宽度b2/D2为0.1～0.15；斜流叶轮出口处轮盘子午倾角Ф2为30°～75°；第一级斜流压缩机(29)的斜流级无叶扩压器包括过渡段和径向段；斜流级无叶扩压器过渡段进口轮盘倾角与斜流叶轮出口倾角相同；斜流级无叶扩压器出口直径比D4/D2为1.6～1.9；斜流级无叶扩压器出口相对宽度b4/D2为0.07～0.12；斜流叶轮加斜流级无叶扩压器轴向长度与叶轮出口半径比Limp-dif/D2为0.45～0.7；所述第二级离心压缩机(31)采用带分流叶片的闭式离心叶轮，叶轮轴向长度与叶轮出口直径比Limp/D2为0.2～0.3；第二级离心压缩机(31)的离心叶轮进口轮毂比D1h/D1s为0.43～0.53，离心叶轮进口轮盖直径与叶轮出口直径比D1s/D2为0.6～0.7，离心叶轮出口相对宽度b2/D2为0.07～0.12；第二级离心压缩机(31)的离心级无叶扩压器出口直径比D4/D2为1.6～1.9，离心级无叶扩压器出口相对宽度b4/D2为0.03～0.07；所述第三级离心压缩机(33)采用带分流叶片的闭式离心叶轮，叶轮轴向长度与叶轮出口直径比Limp/D2为0.15～0.25；第三级离心压缩机(33)的离心叶轮进口轮毂比D1h/D1s为0.5～0.6，离心叶轮进口轮盖直径与叶轮出口直径比D1s/D2为0.6～0.7，离心叶轮出口相对宽度b2/D2为0.07～0.12；第三级离心压缩机(33)的离心级叶片扩压器采用等宽度翼型扩压器，离心级叶片扩压器叶片前缘与叶轮出口直径比D3/D2为1.1～1.2，离心级叶片扩压器出口直径比D4/D2为1.6～1.9，离心级叶片扩压器出口相对宽度b4/D2为0.07～0.12。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105275853A (zh) * 2015-10-14 2016-01-27 西安交通大学 带级间冷却的两级大流量斜流压缩机

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4234739C1 (de) * 1992-10-15 1993-11-25 Gutehoffnungshuette Man Getriebe-Mehrwellenturbokompressor mit Rückführstufen
CN201916218U (zh) * 2010-12-30 2011-08-03 沈阳鼓风机集团股份有限公司 一种pta装置用齿轮式空压机
CN103115013A (zh) * 2011-11-17 2013-05-22 金鼎铭 多轴离心压缩机
CN102979751B (zh) * 2012-09-25 2015-07-15 西安交大赛尔机泵成套设备有限责任公司 一种单轴式加多轴式二氧化碳离心压缩机组
CN105221463B (zh) * 2015-10-14 2017-10-20 西安交通大学 带级间冷却的两级大流量斜流‑离心组合压缩机
CN209324685U (zh) * 2018-11-07 2019-08-30 王立博 一种齿轮组装式四轴离心压缩机

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105275853A (zh) * 2015-10-14 2016-01-27 西安交通大学 带级间冷却的两级大流量斜流压缩机

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