CN117570043A - 费托合成装置用离心压缩机 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种费托合成装置用离心压缩机,包括壳体和转轴,转轴穿设在壳体内,壳体内设置有隔断件,隔断件与转轴之间相密封,以将壳体的内部空间分隔为循环腔和反吹腔,转轴上设置有循环叶轮和反吹叶轮,循环叶轮设置在循环腔内,用以压缩循环气,反吹叶轮设置在反吹腔内,用以压缩反吹气,能够实现对反吹气进行压缩,进而通过一台压缩机即可完成费托合成过程中的循环气压缩作业和反吹气压缩作业,实现了压缩机功能的集成,整体空间占用更小,有益于设备的小型化。
Description
技术领域
本申请属于离心压缩机技术领域,具体涉及一种费托合成装置用离心压缩机。
背景技术
“费托合成”是煤制油工艺的核心环节,其主要的中间产品来自于费托合成装置,压缩机是费托合成装置的心脏设备。
现有技术中,分别通过循环气压缩机和反吹气压缩机两台独立的压缩机完成气体压缩作业,但两台压缩机占用的空间较大,不利于设备小型化。
发明内容
因此,本申请要解决的技术问题在于提供一种费托合成装置用离心压缩机,能够减少费托合成装置中压缩机的空间占用。
为了解决上述问题,本申请提供了一种费托合成装置用离心压缩机,包括壳体和转轴,所述转轴穿设在所述壳体内,所述壳体内设置有隔断件,所述隔断件与所述转轴之间相密封,以将所述壳体的内部空间分隔为循环腔和反吹腔,所述转轴上设置有循环叶轮和反吹叶轮,所述循环叶轮设置在所述循环腔内,用以压缩循环气,所述反吹叶轮设置在所述反吹腔内,用以压缩反吹气。
可选的,所述循环腔内设置有第一分隔组件,所述第一分隔组件用于在所述循环腔内分隔出循环气流道,所述循环叶轮设置在所述循环气流道内。
可选的,所述离心压缩机包括第一端盖,所述转轴穿过所述第一端盖设置,所述循环气流道包括循环进气蜗室,所述第一分隔组件包括第一分隔板,所述第一分隔板设置在所述壳体上,所述第一分隔板套设在所述转轴的外周侧,且在所述转轴的轴向上与所述第一端盖相对设置,以在所述第一端盖与所述第一分隔板之间形成所述循环进气蜗室,所述循环进气蜗室为所述循环气流道的一部分;所述循环进气蜗室在过流方向上过流截面积递减。
可选的,所述第一分隔组件包括第二分隔板,所述第二分隔板连接在所述壳体上,且套设在所述转轴的外周侧,所述第二分隔板的一部分沿所述转轴的径向且朝向所述转轴所在侧凹陷,以与所述壳体的内壁围成循环排气蜗室,所述循环排气蜗室为所述循环气流道的一部分;所述第二分隔板靠近所述壳体的一端与所述第一分隔板靠近所述壳体的一端相接。
可选的,所述转轴上套设有第一隔套和第二隔套,所述第一隔套与所述第一分隔板在所述转轴的径向上相对设置,所述第二隔套与所述第二分隔板在所述转轴的径向上相对设置;所述分隔组件包括第三分隔板,所述第三分隔板设置在所述第一分隔板与所述第二分隔板之间;所述循环气流道包括第一连通通道,所述第一连通通道用于连通所述循环进气蜗室和所述循环排气蜗室;所述第一端盖、所述第一隔套、所述第一分隔板和所述第二分隔板围成所述第一连通通道的第一段,所述第三分隔板与所述第一分隔板之间以及所述第三分隔板与所述第二分隔板之间围成所述第一连通通道的第二段,所述第二分隔板、所述第三分隔板、所述第二隔套和所述隔断件围成所述第一连通通道的第三段,所述第二分隔板与所述隔断件围成所述第一连通通道的第四段;所述第一段、所述第二段、所述第三段和所述第四段沿所述第一连通通道的过流方向依次连通,所述第一段、所述第二段和所述第三段沿所述转轴的轴向弯曲延伸,所述第二段的弯曲方向与所述第一段和所述第三段的弯曲方向相反。
可选的,所述转轴上设置有第一循环叶轮和第二循环叶轮,所述第一循环叶轮和所述第二循环叶轮沿所述转轴的轴向排布;所述第一段在过流方向上过流截面积递减,所述第一循环叶轮设置在所述第一段中远离所述循环进气蜗室的一部分内;所述第二段中位于所述第二分隔板与所述第三分隔板之间的部分在过流方向上过流截面积递增;所述第三段中靠近所述第四段的一部分在过流方向上过流截面积递减,所述第二循环叶轮设置在所述第三段中靠近所述第四段的一部分内。
可选的,所述反吹腔内设置有第二分隔组件,所述第二分隔组件用于在所述反吹腔内分隔出反吹气流道,所述反吹叶轮设置在所述反吹气流道内。
可选的,所述离心压缩机包括第二端盖,所述第二分隔组件包括第四分隔板和第五分隔板,所述第四分隔板设置在所述壳体上,所述第五分隔板设置在所述第四分隔板上,所述第四分隔板和所述第五分隔板套设在所述转轴的外周侧,所述第五分隔板在所述转轴的轴向上与所述第二端盖相对设置,以在所述第二端盖与所述第五分隔板之间形成反吹进气蜗室,所述第四分隔板的一部分沿所述转轴的径向且朝向所述转轴所在侧凹陷,以与所述壳体的内壁围成反吹排气蜗室;所述反吹进气蜗室和所述反吹排气蜗室为所述反吹气流道的一部分。
可选的,所述转轴上沿轴向依次套设有第三隔套、第四隔套、第五隔套和第一平衡盘,所述第二分隔组件包括第六分隔板,在所述转轴的轴向上所述第六分隔板设置在所述第四分隔板与所述第五分隔板之间,所述第三隔套在所述转轴的径向上与所述第四分隔板相对设置,所述第四隔套在所述转轴的径向上分别与所述第四分隔板和所述第六分隔板相对设置,所述第五隔套在所述转轴的径向上与所述第五分隔板相对设置,所述第一平衡盘在所述转轴的径向上分别与所述第五分隔板和所述第二端盖相对设置;所述反吹气流道包括第二连通通道,所述第二连通通道用于连通所述反吹进气蜗室和所述反吹排气蜗室;所述第一平衡盘、所述第五隔套、所述第五分隔板和所述第六分隔板围成所述反吹气流道的第一部分,所述第五分隔板与所述第六分隔板之间以及所述第四分隔板与所述第六分隔板之间围成所述反吹气流道的第二部分,所述隔断件、所述第四分隔板、所述第三隔套、所述第四隔套和所述第六分隔板围成所述反吹气流道的第三部分,所述第四分隔板、所述隔断件和所述壳体围成所述反吹气流道的第四部分;所述第一部分、所述第二部分、所述第三部分和所述第四部分沿所述反吹气流道的过流方向依次连通,所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分沿所述转轴的轴向弯曲延伸,所述第二部分的弯曲方向与所述第一部分和所述第三部分的弯曲方向相反;所述转轴上至少设置有第一反吹叶轮和第二反吹叶轮,所述第一反吹叶轮和所述第二反吹叶轮沿所述转轴的轴向排布;所述第一部分在过流方向上过流截面积递减,所述第一反吹叶轮设置在所述第一部分中远离所述反吹进气蜗室的一段内;所述第二部分中位于所述第四分隔板与所述第六分隔板之间的一段在过流方向上过流截面积递增;所述第三部分中靠近所述第四部分的一段在过流方向上过流截面积递减,所述第二反吹叶轮设置在所述第三部分中靠近所述第四部分的一段内。
可选的,所述离心压缩机的轴承跨距与叶轮处轴径比值为9.9~10。
有益效果
本发明的实施例中所提供的一种费托合成装置用离心压缩机,通过设置隔断件,能够实现在壳体的内部空间中分隔出循环腔和反吹腔,为循环气压缩作业和反吹气压缩作业提供密闭空间。通过将转轴上的循环叶轮设置在循环腔内,可实现对循环气进行压缩,将转轴上的反吹叶轮设置在反吹腔内,能够实现对反吹气进行压缩,进而通过一台压缩机即可完成费托合成过程中的循环气压缩作业和反吹气压缩作业,实现了压缩机功能的集成,整体空间占用更小,有益于设备的小型化。通过设置第一分隔组件和第二分隔组件,并使第一分隔组件在循环腔内分隔出循环气流道,且使第二分隔组件在反吹腔内分隔出反吹气流道,能够减少循环气压缩部分与反吹压缩部分外形尺寸的差异,进而实现通过一台压缩机即可完成费托合成过程中的循环气压缩作业和反吹气压缩作业,实现了压缩机功能的集成。
附图说明
图1为本申请实施例的费托合成装置用离心压缩机的立体结构示意图;
图2为本申请实施例的壳体的结构示意图;
图3为本申请实施例的转轴的结构示意图。
附图标记表示为:
1、壳体;11、隔断件;12、第一分隔板;13、第二分隔板;14、第三分隔板;15、第四分隔板;16、第五分隔板;17、第六分隔板;21、循环进气蜗室;22、第一段;23、第二段;24、第三段;25、第四段;26、循环排气蜗室;31、反吹进气蜗室;32、第一部分;33、第二部分;34、第三部分;35、第四部分;36、反吹排气蜗室;4、转轴;41、第一循环叶轮;42、第二循环叶轮;43、第一反吹叶轮;44、第二反吹叶轮;45、第一隔套;46、第二隔套;47、第三隔套;48、第四隔套;49、第五隔套;51、第一平衡盘;52、第二平衡盘;61、第一端盖;62、第二端盖。
具体实施方式
在本申请的描述中,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”、“顺时针”、“逆时针”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。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
结合参见图1至图3所示,根据本申请的实施例,提供了一种费托合成装置用离心压缩机,包括壳体1和转轴4,转轴4穿设在壳体1内,壳体1内设置有隔断件11,隔断件11与转轴4之间相密封,以将壳体1的内部空间分隔为循环腔和反吹腔,转轴4上设置有循环叶轮和反吹叶轮,循环叶轮设置在循环腔内,用以压缩循环气,反吹叶轮设置在反吹腔内,用以压缩反吹气。
通过设置隔断件11,能够实现在壳体1的内部空间中分隔出循环腔和反吹腔,为循环气压缩作业和反吹气压缩作业提供密闭空间。通过将转轴4上的循环叶轮设置在循环腔内,可实现对循环气进行压缩,将转轴4上的反吹叶轮设置在反吹腔内,能够实现对反吹气进行压缩,进而通过一台压缩机即可完成费托合成过程中的循环气压缩作业和反吹气压缩作业,实现了压缩机功能的集成,整体空间占用更小,有益于设备的小型化。
具体的,相较于现有技术中分别通过两台独立的压缩机完成气体压缩作业,本实施例中的费托合成装置用离心压缩机,将循环气压缩作业和反吹气压缩作业集中在一台压缩机中,也可以理解为将现有技术中的两台压缩机整合为一台压缩机,仅需一个壳体1、一个驱动电机即可完成压缩作业,相较于现有技术中的两台压缩机的两个壳体1和两个驱动电机,显著减小了空间占用。同时,因为配件数量减少,压缩机的生产成本也随之减少,经济性也能得到提升。
其中,隔断件11与转轴4之间相密封,以将壳体1的内部空间分隔为不连通的循环腔和反吹腔,避免循环气与反吹气相混。
其中,循环腔与反吹腔沿转轴4的轴向排布在壳体1内。
具体的,如图1所示,离心压缩机中用于压缩循环气的部分与用于压缩反吹气的部分沿转轴4的轴向排布,具体可以为“背靠背”的形式排布。也即,循环腔对应的进气口设置在壳体1的外周壁上且靠近压缩机中的一个端部,反吹腔对应的进气口设置在壳体1的外周壁上且靠近压缩机中的另一个端部。循环腔对应的排气口设置在壳体1的外周壁上且靠近壳体1轴向上的中心位置。反吹腔对应的排气口设置在壳体1的外周壁上且靠近壳体1轴向上的中心位置,使得循环气和反吹气在壳体1内的整体流动方向是相对的。
更为具体的,如图1所示,由于循环气的进气量和排气量较大,因此进气口和排气口直径也较大,为了避免产生干涉,可将循环腔对应的进气口和排气口设置为沿转轴4径向分居在壳体1的两侧。由于反吹气的进气量和排气量较小,因此进气口和排气口直径也较小,可将反吹腔对应的进气口和排气口设置是壳体1的同侧。其中,循环腔对应的排气口与反吹腔对应的排气口在转轴4的轴向上分居隔断件11的两侧。
其中,隔断件11可以呈圆环形,隔断件11的外圆连接在壳体1的内周壁上。转轴4上套设有第二平衡盘52,隔断件11的内圆通过轴密封件密封套设在第二平衡盘52的周向上。
其中,壳体1可以包括外壳和内壳,外壳与内壳同轴设置,且外壳套设在内壳的外周壁上。
循环腔内设置有第一分隔组件,第一分隔组件用于在循环腔内分隔出循环气流道,循环叶轮设置在循环气流道内。通过设置第一分隔组件,能够实现根据需求在循环腔内分隔出循环气流道,并将循环叶轮设置在循环气流道内,实现对在循环气流道内的循环气进行压缩。
其中,第一分隔组件可以连接在壳体1的内壁上,进而实现固定。
其中,第一分隔组件可以包括多个分隔板,多个分隔板之间隔出循环气流道。
其中,循环气流道在整体上大致可以为长条形,循环气沿循环气流道的延伸方向流动。
具体的,循环气流道的进气口即为循环腔对应的进气口,循环气流道的排气口即为循环腔对应的排气口。循环气从循环气流道的进气口进入,经过压缩后从循环气流道的排气口排出。
离心压缩机包括第一端盖61,转轴4穿过第一端盖61设置,循环气流道包括循环进气蜗室21,第一分隔组件包括第一分隔板12,第一分隔板12设置在壳体1上,第一分隔板12套设在转轴4的外周侧,且在转轴4的轴向上与第一端盖61相对设置,以在第一端盖61与第一分隔板12之间形成循环进气蜗室21,循环进气蜗室21为循环气流道的一部分。
通过设置第一端盖61和第一分隔板12,能够实现在循环腔内分隔出循环进气蜗室21,可以使循环气以较高的速度和较低的压力进入循环气流道,从而为离心压缩机提供合适的气流和压力,以进行有效的压缩工作。同时,通过分隔出进气蜗室还可以减少循环气的湍流和旋涡,使得循环气能够更加均匀地进入循环气流道,提高了离心压缩机的工作效率和性能。
其中,第一端盖61为圆环形,第一端盖61的外圆固定且密封连接在壳体1的内周壁上,第一端盖61的内圆密封套接在转轴4的外周壁上。
具体的,第一端盖61的内圆可以通过轴端密封件套接在转轴4的外周壁上。
其中,第一分隔板12为圆环形,第一分隔板12的外圆固定且密封连接在壳体1的内周壁上,第一分隔板12的内圆套设在转轴4的外周侧,且与转轴4的外周壁之间隔有空间,形成循环气流道的一部分,用于循环气流过。
其中,循环进气蜗室21为循环气流道中靠近进气口的一部分空间。
其中,循环进气蜗室21在过流方向上过流截面积递减,能够在循环气排出循环进气蜗室21的过程中调整循环气的压力和流速,以更好地匹配后续压缩作业。
其中,循环进气蜗室21的蜗室内壁为曲面,且沿过流方向逐渐收拢,使得过流截面积递减。
第一分隔组件包括第二分隔板13,第二分隔板13连接在壳体1上,且套设在转轴4的外周侧,第二分隔板13的一部分沿转轴4的径向且朝向转轴4所在侧凹陷,以与壳体1的内壁围成循环排气蜗室26,循环排气蜗室26为循环气流道的一部分。
通过设置第二分隔板13,以使第二分隔板13与壳体1的内壁围成循环排气蜗室26,能够将压缩后的循环气从压缩机的循环叶轮中引导出来,可以有效地减缓循环气的速度,调整循环气的压力,并将循环气引导到下一个系统或设备中。循环排气蜗室26的设置可以减少循环气的湍流和旋涡,使循环气能够更加均匀地流出压缩机,同时减少能量损失,提高了压缩机的工作效率和性能。
其中,第二分隔板13整体上大致可以成圆环形,第二分隔板13所成的圆环形中,一部分外周壁沿径向内凹,如图1所示,在平行于离心压缩机轴向的截面中内凹形成U字形槽,其中内凹部分即为循环排气蜗室26。
具体的,第二分隔板13内凹形成的U字形槽的开口沿转轴4的径向朝向壳体1的内壁。
其中,第二分隔板13的外圆固定且密封连接在壳体1的内周壁上,第二分隔板13的内圆套设在转轴4的外周侧,且与转轴4的外周壁之间隔有空间,形成循环气流道的一部分,用于循环气流过。
其中,循环排气蜗室26为循环气流道中靠近排气口的一部分空间。
第二分隔板13靠近壳体1的一端与第一分隔板12靠近壳体1的一端相接。
具体的,第二分隔板13靠近壳体1的一端中的靠近第一端盖61的外壁与第一分隔板12靠近壳体1的一端中的远离第一端盖61的外壁相抵接且密封,能够避免循环气进入到第二分隔板13与第一分隔板12之间的缝隙中,影响过流的顺畅性。
其中,第二分隔板13与第一分隔板12的相接处曲面过渡,保证循环气流过时平稳和顺畅。
转轴4上套设有第一隔套45和第二隔套46,第一隔套45与第一分隔板12在转轴4的径向上相对设置,第二隔套46与第二分隔板13在转轴4的径向上相对设置;分隔组件包括第三分隔板14,第三分隔板14设置在第一分隔板12与第二分隔板13之间。
通过设置第一隔套45和第二隔套46,实现了循环气流道与转轴4之间的密封,避免循环气流道内的循环气进入到转轴4所处的空间内,进而造成循环气泄漏。通过设置第三分隔板14,并将第三分隔板14设置在第一分隔板12与第二分隔板13之间,能够使循环气流道形成弯曲,提高压缩效果。
其中,第一隔套45和第二隔套46均可以为圆筒形,第一隔套45和第二隔套46均同轴套设在转轴4上。
具体的,第一隔套45和第二隔套46固定且密封套设在转轴4上,第一隔套45和第二隔套46可以随转轴4转动。
其中,第三分隔板14大致为圆环形,且同轴套设在转轴4的外周侧。第三分隔板14所成圆环形的内圆与第二隔套46通过轴密封件密封连接,第三分隔板14所成圆环形的外圆与壳体1隔有距离,用于循环气流过。
其中,第三分隔板14与第二分隔板13固定连接。
其中,在转轴4的轴向上,第三分隔板14设置在第一分隔板12与第二分隔板13之间。
其中,第一分隔板12与第二分隔板13在转轴4的轴向上隔有空间,第三分隔板14的一部分设置在第一分隔板12与第二分隔板13之间的空间内,并在转轴4的轴向上分别与第一分隔板12和第二分隔板13隔有距离,用于循环气流过,形成循环气流道的一部分。
具体的,如图1所示,在离心压缩机平行于轴向的截面中且位于转轴4的一侧,第一分隔板12、第二分隔板13和第三分隔板14共同围成U字形的流道。也即,循环气在第一分隔板12与第三分隔板14之间的流动方向与在第二分隔板13与第三分隔板14之间的流动方向相反。更为具体的,循环气在第一分隔板12与第三分隔板14之间沿着大致垂直于转轴4的径向向远离转轴4的方向流动,在循环气绕过第三分隔板14远离转轴4的端部后,转向在第二分隔板13与第三分隔板14之间大致沿着转轴4的径向向靠近转轴4的方向流动。
循环气流道包括第一连通通道,第一连通通道用于连通循环进气蜗室21和循环排气蜗室26,第一端盖61、第一隔套45、第一分隔板12和第二分隔板13围成第一连通通道的第一段22,第三分隔板14与第一分隔板12之间以及第三分隔板14与第二分隔板13之间围成第一连通通道的第二段23,第二分隔板13、第三分隔板14、第二隔套46和隔断件11围成第一连通通道的第三段24,第二分隔板13与隔断件11围成第一连通通道的第四段25,第一段22、第二段23、第三段24和第四段25沿第一连通通道的过流方向依次连通,第一段22、第二段23和第三段24沿转轴4的轴向弯曲延伸,第二段23的弯曲方向与第一段22和第三段24的弯曲方向相反。
其中,在离心压缩机平行于轴向的截面中,第一连通通道在转轴4的一侧大致成波浪形延伸。如图1所示,在图1中转轴4的上方,第一连通通道大致为波浪形延伸。在离心压缩机垂直于轴向的截面中,第一连通通道大致成环形。
其中,第一段22、第二段23和第三段24沿转轴4的轴向大致成U形弯曲延伸。
具体的,在离心压缩机平行于轴向的截面中且位于转轴4的一侧,例如图1中转轴4的上方,第一段22、第二段23和第三段24分别成U字形。其中,第一段22和第三段24所成的U字形的开口朝向远离转轴4的一侧,第二段23所成的U字形的开口朝向靠近转轴4的一侧。
其中,在离心压缩机平行于轴向的截面中且位于转轴4的一侧,例如图1中转轴4的上方,第四段25成直线延伸。在垂直于转轴4轴向的截面中,第四段25大致成环形。
转轴4上设置有第一循环叶轮41和第二循环叶轮42,第一循环叶轮41和第二循环叶轮42沿转轴4的轴向排布,第一段22在过流方向上过流截面积递减,第一循环叶轮41设置在第一段22中远离循环进气蜗室21的一部分内,第二段23中位于第二分隔板13与第三分隔板14之间的部分在过流方向上过流截面积递增,第三段24中靠近第四段25的一部分在过流方向上过流截面积递减,第二循环叶轮42设置在第三段24中靠近第四段25的一部分内,保证了良好的压缩效果。
其中,第一循环叶轮41和第二循环叶轮42沿过流方向依次排布,也即循环气先流过第一循环叶轮41的所在处,再流过第二循环叶轮42的所在处。
其中,第一循环叶轮41设置在第一段22内,且位于第一段22所成U形中靠近第二段23的弯折处。
其中,第二循环叶轮42设置在第三段24内,且位于第三段24所成U形中靠近第四段25的弯折处。具体的,第二循环叶轮42设置在第三段24中过流截面积递减的部分内。
其中,在转轴4的轴向上,第一循环叶轮41设置在第一隔套45与第二隔套46之间,且分别与第一隔套45和第二隔套46密封。在转轴4的径向上,第一循环叶轮41连接在转轴4的外周壁上。
其中,在转轴4的轴向上,第二循环叶轮42设置在第二隔套46与第二平衡盘52之间,且分别与第二隔套46和第二平衡盘52密封。在转轴4的径向上,第二循环叶轮42连接在转轴4的外周壁上。
反吹腔内设置有第二分隔组件,第二分隔组件用于在反吹腔内分隔出反吹气流道,反吹叶轮设置在反吹气流道内,通过设置第二分隔组件,能够实现根据需求在反吹腔内分隔出反吹气流道,并将反吹叶轮设置在反吹气流道内,实现对在反吹气流道内的反吹气进行压缩。
通过设置第一分隔组件和第二分隔组件,并使第一分隔组件在循环腔内分隔出循环气流道,且使第二分隔组件在反吹腔内分隔出反吹气流道,能够减少循环气压缩部分与反吹压缩部分外形尺寸的差异,进而实现通过一台压缩机即可完成费托合成过程中的循环气压缩作业和反吹气压缩作业,实现了压缩机功能的集成。
具体的,现有技术中,循环气压缩机的流量很大,而反吹气压缩机的压力高、气量小,约为循环气量的20%,反吹气流道相对较窄。因此,现有技术中相互独立的循环气压缩机和反吹气压缩机的外形尺寸具有较大差异,无法组合到一个壳体1内。通过本实施例中的第一分隔组件和第二分隔组件的设置,能够在满足压缩性能的同时,还能实现将两台压缩机整体匹配在同一个壳体1内。
其中,第二分隔组件可以连接在壳体1的内壁上,进而实现固定。
其中,第二分隔组件可以包括多个分隔板,多个分隔板之间隔出反吹气流道。
其中,反吹气流道在整体上大致可以为长条形,反吹气沿反吹气流道的延伸方向流动。
离心压缩机包括第二端盖62,第二分隔组件包括第四分隔板15和第五分隔板16,第四分隔板15设置在壳体1上,第五分隔板16设置在第四分隔板15上,第四分隔板15和第五分隔板16套设在转轴4的外周侧,第五分隔板16在转轴4的轴向上与第二端盖62相对设置,以在第二端盖62与第五分隔板16之间形成反吹进气蜗室31,第四分隔板15的一部分沿转轴4的径向且朝向转轴4所在侧凹陷,以与壳体1的内壁围成反吹排气蜗室36,反吹进气蜗室31和反吹排气蜗室36为反吹气流道的一部分。
通过设置第二端盖62和第五分隔板16,能够实现在反吹腔内分隔出反吹进气蜗室31,可以使反吹气以较高的速度和较低的压力进入反吹气流道,从而为离心压缩机提供足够的气流和压力,以进行有效的压缩工作。同时,通过分隔出进气蜗室还可以减少反吹气的湍流和旋涡,使得反吹气能够更加均匀地进入反吹气流道,提高了离心压缩机的工作效率和性能。通过设置第四分隔板15,以使第四分隔板15与壳体1的内壁围成反吹排气蜗室36,能够将压缩后的反吹气从压缩机的反吹叶轮中引导出来,可以有效地减缓反吹气的速度,调整反吹气的压力,并将反吹气引导到下一个系统或设备中。反吹排气蜗室36的设置可以减少反吹气的湍流和旋涡,使反吹气能够更加均匀地流出压缩机,同时减少能量损失,提高了压缩机的工作效率和性能。
其中,第二端盖62设置在第五分隔板16远离第一端盖61的一侧。
其中,第二端盖62为圆环形,第二端盖62的外圆固定且密封连接在壳体1的内周壁上,第二端盖62的内圆密封套接在转轴4的外周壁上。
具体的,第二端盖62的内圆可以通过轴端密封件套接在转轴4的外周壁上。
其中,第四分隔板15整体上为圆环形,第四分隔板15的外圆固定且密封连接在壳体1的内周壁上,第四分隔板15的内圆套设在转轴4的外周侧,且与转轴4的外周壁之间隔有空间,形成反吹气流道的一部分,用于反吹气流过。第五分隔板16整体上为圆环形,第五分隔板16的外圆设置在第四分隔板15上,并通过第四分隔板15连接在壳体1的内壁上,第五分隔板16的内圆套设在转轴4的外周侧,且与转轴4的外周壁之间隔有空间,形成反吹气流道的一部分,用于反吹气流过。
具体的,第四分隔板15在平行于离心压缩机轴向的截面中且位于转轴4的一侧成L形,例如图1中转轴4的上方或下方的第四分隔板15的部分成L形。第四分隔板15所成L形中的一段与转轴4同向延伸,另一段沿转轴4的径向延伸。第五分隔板16连接在第四分隔板15中与转轴4同向延伸的一段上,第四分隔板15中沿转轴4的径向延伸的一段位于第五分隔板16远离第二端盖62的一侧。
其中,反吹进气蜗室31为反吹气流道中靠近进气口的一部分空间。
其中,反吹进气蜗室31在过流方向上过流截面积递减,能够在反吹气排出反吹进气蜗室31的过程中调整反吹气的压力和流速,以更好地匹配后续压缩作业。
其中,反吹进气蜗室31的蜗室内壁为曲面,且沿过流方向逐渐收拢,使得过流截面积递减。
其中,第四分隔板15中沿转轴4的径向延伸的一段沿转轴4的径向且朝向转轴4所在侧凹陷,以与壳体1的内壁围成反吹排气蜗室36。如图1所示,在平行于离心压缩机轴向的截面中,内凹形成U字形槽,其中内凹部分即为反吹排气蜗室36。
具体的,第四分隔板15内凹形成的U字形槽的开口沿转轴4的径向朝向壳体1的内壁。
其中,反吹排气蜗室36为反吹气流道中靠近排气口的一部分空间。
转轴4上沿轴向依次套设有第三隔套47、第四隔套48、第五隔套49和第一平衡盘51,第二分隔组件包括第六分隔板17,在转轴4的轴向上第六分隔板17设置在第四分隔板15与第五分隔板16之间,第三隔套47在转轴4的径向上与第四分隔板15相对设置,第四隔套48在转轴4的径向上分别与第四分隔板15和第六分隔板17相对设置,第五隔套49在转轴4的径向上与第五分隔板16相对设置,第一平衡盘51在转轴4的径向上分别与第五分隔板16和第二端盖62相对设置。
通过设置第三隔套47、第四隔套48、第五隔套49和第一平衡盘51,实现了反吹气流道与转轴4之间的密封,避免反吹气流道内的反吹气进入到转轴4所处的空间内,进而造成反吹气泄漏。通过设置第六分隔板17,并将第六分隔板17设置在第四分隔板15与第五分隔板16之间,能够使反吹气流道形成弯曲,提高压缩效果。
其中,第三隔套47、第四隔套48、第五隔套49均可以为圆筒形,第三隔套47、第四隔套48、第五隔套49均同轴套设在转轴4上。
具体的,第三隔套47、第四隔套48、第五隔套49固定且密封套设在转轴4上,可以随转轴4转动。
其中,第六分隔板17大致为圆环形,且同轴套设在转轴4的外周侧。第六分隔板17所成圆环形的内圆与第四隔套48通过轴密封件密封连接,第六分隔板17所成圆环形的外圆与第四分隔板15之间隔有距离,用于反吹气流过。
其中,第六分隔板17与第四分隔板15固定连接。
其中,在转轴4的轴向上,第六分隔板17设置在第四分隔板15与第五分隔板16之间。
其中,第四分隔板15与第五分隔板16在转轴4的轴向上隔有空间,第六分隔板17的一部分设置在第四分隔板15与第五分隔板16之间的空间内,并在转轴4的轴向上分别与第四分隔板15和第五分隔板16隔有距离,用于反吹气流过,形成反吹气流道的一部分。
具体的,如图1所示,在平行于离心压缩机轴向的截面中气且位于转轴4的一侧,第四分隔板15、第五分隔板16和第六分隔板17共同围成U字形的流道。也即,反吹气在第五分隔板16与第六分隔板17之间的流动方向与在第四分隔板15与第六分隔板17之间的流动方向相反。更为具体的,反吹气在第五分隔板16与第六分隔板17之间沿着大致垂直于转轴4的径向向远离转轴4的方向流动,在反吹气绕过第六分隔板17远离转轴4的端部后,转向在第四分隔板15与第六分隔板17之间大致沿着转轴4的径向向靠近转轴4的方向流动。
反吹气流道包括第二连通通道,第二连通通道用于连通反吹进气蜗室31和反吹排气蜗室36。
第一平衡盘51、第五隔套49、第五分隔板16和第六分隔板17围成反吹气流道的第一部分32,第五分隔板16与第六分隔板17之间以及第四分隔板15与第六分隔板17之间围成反吹气流道的第二部分33,隔断件11、第四分隔板15、第三隔套47、第四隔套48和第六分隔板围成反吹气流道的第三部分34,第四分隔板15、隔断件11和壳体1围成反吹气流道的第四部分35,第一部分32、第二部分33、第三部分34和第四部分35沿反吹气流道的过流方向依次连通,第一部分32、第二部分33和第三部分34沿转轴4的轴向弯曲延伸,第二部分33的弯曲方向与第一部分32和第三部分34的弯曲方向相反。
其中,在平行于离心压缩机轴向的截面中,第二连通通道大致在转轴4的一侧大致成波浪形延伸。如图1所示,在转轴4的上方一侧,第二连通通道大致波浪形延伸。在垂直于转轴4轴向的截面中,第二连通通道大致成环形。
其中,第一部分32、第二部分33和第三部分34沿转轴4的轴向大致成U形弯曲延伸。
具体的,在平行于离心压缩机轴向的截面中且位于转轴4的一侧,例如图1中转轴4的上方,第一部分32、第二部分33、第三部分34分别成U字形。其中,第一部分32和第三部分34所成的U字形的开口朝向远离转轴4的一侧,第二部分33所成的U字形的开口朝向靠近转轴4的一侧。
其中,在平行于离心压缩机轴向的截面中且位于转轴4的一侧,例如图1中转轴4的上方,第四部分35成直线延伸。在垂直于转轴4轴向的截面中,第四部分35大致成环形。
转轴4上至少设置有第一反吹叶轮43和第二反吹叶轮44,第一反吹叶轮43和第二反吹叶轮44沿转轴4的轴向排布,第一部分32在过流方向上过流截面积递减,第一反吹叶轮43设置在第一部分32中远离反吹进气蜗室31的一段内,第二部分33中位于第四分隔板15与第六分隔板17之间的一段在过流方向上过流截面积递增,第三部分34中靠近第四部分35的一段在过流方向上过流截面积递减,第二反吹叶轮44设置在第三部分34中靠近第四部分35的一段内,保证了良好的压缩效果。
其中,第一反吹叶轮43和第二反吹叶轮44沿过流方向依次排布,也即反吹气先流过第一反吹叶轮43的所在处,再流过第二反吹叶轮44的所在处。
其中,第一反吹叶轮43设置在第一部分32内,且位于第一部分32所成U形中靠近第二部分33的弯折处。
其中,第二反吹叶轮44设置在第三部分34内,且位于第三部分34所成U形中靠近第四部分35的弯折处。具体的,第二反吹叶轮44设置在第三部分34中过流截面积递减的部分内。
其中,在转轴4的轴向上,第一反吹叶轮43设置在第四隔套48与第五隔套49之间,且分别与第四隔套48和第五隔套49密封。在转轴4的径向上,第一反吹叶轮43连接在转轴4的外周壁上。
其中,在转轴4的轴向上,第二反吹叶轮44设置在第三隔套47与第二平衡盘52之间,且分别与第三隔套47和第二平衡盘52密封。在转轴4的径向上,第二反吹叶轮44连接在转轴4的外周壁上。
离心压缩机的轴承跨距与叶轮处轴径比值为9.9~10,保证了转子良好的稳定性。
具体的,本实施例中,离心压缩机的轴承跨距与叶轮处轴径比值为9.95。
需要说明的是,轴承跨距和叶轮处轴径是离心压缩机中的重要参数,对于轴承的寿命和性能都有着重要的影响,同时也是本领域的常用术语,此处不做过多解释。
其中,轴承跨距与叶轮处轴径比值可以表示为L/D,L为轴承跨距,D为叶轮处轴径,L/D为本领域中的常用术语。
本领域的技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种费托合成装置用离心压缩机,其特征在于,包括壳体(1)和转轴(4),所述转轴(4)穿设在所述壳体(1)内,所述壳体(1)内设置有隔断件(11),所述隔断件(11)与所述转轴(4)之间相密封,以将所述壳体(1)的内部空间分隔为循环腔和反吹腔,所述转轴(4)上设置有循环叶轮和反吹叶轮,所述循环叶轮设置在所述循环腔内,用以压缩循环气,所述反吹叶轮设置在所述反吹腔内,用以压缩反吹气。
2.根据权利要求1所述的费托合成装置用离心压缩机,其特征在于,所述循环腔内设置有第一分隔组件,所述第一分隔组件用于在所述循环腔内分隔出循环气流道,所述循环叶轮设置在所述循环气流道内。
3.根据权利要求2所述的费托合成装置用离心压缩机,其特征在于,所述离心压缩机包括第一端盖(61),所述转轴(4)穿过所述第一端盖(61)设置,所述循环气流道包括循环进气蜗室(21),所述第一分隔组件包括第一分隔板(12),所述第一分隔板(12)设置在所述壳体(1)上,所述第一分隔板(12)套设在所述转轴(4)的外周侧,且在所述转轴(4)的轴向上与所述第一端盖(61)相对设置,以在所述第一端盖(61)与所述第一分隔板(12)之间形成所述循环进气蜗室(21),所述循环进气蜗室(21)为所述循环气流道的一部分;
所述循环进气蜗室(21)在过流方向上过流截面积递减。
4.根据权利要求3所述的费托合成装置用离心压缩机,其特征在于,所述第一分隔组件包括第二分隔板(13),所述第二分隔板(13)连接在所述壳体(1)上,且套设在所述转轴(4)的外周侧,所述第二分隔板(13)的一部分沿所述转轴(4)的径向且朝向所述转轴(4)所在侧凹陷,以与所述壳体(1)的内壁围成循环排气蜗室(26),所述循环排气蜗室(26)为所述循环气流道的一部分;
所述第二分隔板(13)靠近所述壳体(1)的一端与所述第一分隔板(12)靠近所述壳体(1)的一端相接。
5.根据权利要求4所述的费托合成装置用离心压缩机,其特征在于,所述转轴(4)上套设有第一隔套(45)和第二隔套(46),所述第一隔套(45)与所述第一分隔板(12)在所述转轴(4)的径向上相对设置,所述第二隔套(46)与所述第二分隔板(13)在所述转轴(4)的径向上相对设置;所述分隔组件包括第三分隔板(14),所述第三分隔板(14)设置在所述第一分隔板(12)与所述第二分隔板(13)之间;
所述循环气流道包括第一连通通道,所述第一连通通道用于连通所述循环进气蜗室(21)和所述循环排气蜗室(26);
所述第一端盖(61)、所述第一隔套(45)、所述第一分隔板(12)和所述第二分隔板(13)围成所述第一连通通道的第一段(22),所述第三分隔板(14)与所述第一分隔板(12)之间以及所述第三分隔板(14)与所述第二分隔板(13)之间围成所述第一连通通道的第二段(23),所述第二分隔板(13)、所述第三分隔板(14)、所述第二隔套(46)和所述隔断件(11)围成所述第一连通通道的第三段(24),所述第二分隔板(13)与所述隔断件(11)围成所述第一连通通道的第四段(25);
所述第一段(22)、所述第二段(23)、所述第三段(24)和所述第四段(25)沿所述第一连通通道的过流方向依次连通,所述第一段(22)、所述第二段(23)和所述第三段(24)沿所述转轴(4)的轴向弯曲延伸,所述第二段(23)的弯曲方向与所述第一段(22)和所述第三段(24)的弯曲方向相反。
6.根据权利要求5所述的费托合成装置用离心压缩机,其特征在于,所述转轴(4)上设置有第一循环叶轮(41)和第二循环叶轮(42),所述第一循环叶轮(41)和所述第二循环叶轮(42)沿所述转轴(4)的轴向排布;
所述第一段(22)在过流方向上过流截面积递减,所述第一循环叶轮(41)设置在所述第一段(22)中远离所述循环进气蜗室(21)的一部分内;
所述第二段(23)中位于所述第二分隔板(13)与所述第三分隔板(14)之间的部分在过流方向上过流截面积递增;
所述第三段(24)中靠近所述第四段(25)的一部分在过流方向上过流截面积递减,所述第二循环叶轮(42)设置在所述第三段(24)中靠近所述第四段(25)的一部分内。
7.根据权利要求1所述的费托合成装置用离心压缩机,其特征在于,所述反吹腔内设置有第二分隔组件,所述第二分隔组件用于在所述反吹腔内分隔出反吹气流道,所述反吹叶轮设置在所述反吹气流道内。
8.根据权利要求7所述的费托合成装置用离心压缩机,其特征在于,所述离心压缩机包括第二端盖(62),所述第二分隔组件包括第四分隔板(15)和第五分隔板(16),所述第四分隔板(15)设置在所述壳体(1)上,所述第五分隔板(16)设置在所述第四分隔板(15)上,所述第四分隔板(15)和所述第五分隔板(16)套设在所述转轴(4)的外周侧,所述第五分隔板(16)在所述转轴(4)的轴向上与所述第二端盖(62)相对设置,以在所述第二端盖(62)与所述第五分隔板(16)之间形成反吹进气蜗室(31),所述第四分隔板(15)的一部分沿所述转轴(4)的径向且朝向所述转轴(4)所在侧凹陷,以与所述壳体(1)的内壁围成反吹排气蜗室(36);
所述反吹进气蜗室(31)和所述反吹排气蜗室(36)为所述反吹气流道的一部分。
9.根据权利要求8所述的费托合成装置用离心压缩机,其特征在于,所述转轴(4)上沿轴向依次套设有第三隔套(47)、第四隔套(48)、第五隔套(49)和第一平衡盘(51),所述第二分隔组件包括第六分隔板(17),在所述转轴(4)的轴向上所述第六分隔板(17)设置在所述第四分隔板(15)与所述第五分隔板(16)之间,所述第三隔套(47)在所述转轴(4)的径向上与所述第四分隔板(15)相对设置,所述第四隔套(48)在所述转轴(4)的径向上分别与所述第四分隔板(15)和所述第六分隔板(17)相对设置,所述第五隔套(49)在所述转轴(4)的径向上与所述第五分隔板(16)相对设置,所述第一平衡盘(51)在所述转轴(4)的径向上分别与所述第五分隔板(16)和所述第二端盖(62)相对设置;
所述反吹气流道包括第二连通通道,所述第二连通通道用于连通所述反吹进气蜗室(31)和所述反吹排气蜗室(36);
所述第一平衡盘(51)、所述第五隔套(49)、所述第五分隔板(16)和所述第六分隔板(17)围成所述反吹气流道的第一部分(32),所述第五分隔板(16)与所述第六分隔板(17)之间以及所述第四分隔板(15)与所述第六分隔板(17)之间围成所述反吹气流道的第二部分(33),所述隔断件(11)、所述第四分隔板(15)、所述第三隔套(47)、所述第四隔套(48)和所述第六分隔板(17)围成所述反吹气流道的第三部分(34),所述第四分隔板(15)、所述隔断件(11)和所述壳体(1)围成所述反吹气流道的第四部分(35);
所述第一部分(32)、所述第二部分(33)、所述第三部分(34)和所述第四部分(35)沿所述反吹气流道的过流方向依次连通,所述第一部分(32)、所述第二部分(33)和所述第三部分(34)沿所述转轴(4)的轴向弯曲延伸,所述第二部分(33)的弯曲方向与所述第一部分(32)和所述第三部分(34)的弯曲方向相反;
所述转轴(4)上至少设置有第一反吹叶轮(43)和第二反吹叶轮(44),所述第一反吹叶轮(43)和所述第二反吹叶轮(44)沿所述转轴(4)的轴向排布;
所述第一部分(32)在过流方向上过流截面积递减,所述第一反吹叶轮(43)设置在所述第一部分(32)中远离所述反吹进气蜗室(31)的一段内;
所述第二部分(33)中位于所述第四分隔板(15)与所述第六分隔板(17)之间的一段在过流方向上过流截面积递增;
所述第三部分(34)中靠近所述第四部分(35)的一段在过流方向上过流截面积递减,所述第二反吹叶轮(44)设置在所述第三部分(34)中靠近所述第四部分(35)的一段内。
10.根据权利要求1所述的费托合成装置用离心压缩机,其特征在于,所述离心压缩机的轴承跨距与叶轮处轴径比值为9.9~10。
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