CN216111335U - 一种低流量高速立式蒸汽压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低流量高速立式蒸汽压缩机，包括电动机、机壳、叶轮、集流器和整体台座；在整体台座上表面水平设有机壳，所述机壳为整体式结构，且水平出气；电动机立式设置，并通过连接法兰盘与机壳上端面螺接；电动机的轴伸端竖直向下延伸至机壳内部，且在其轴伸端套接设有叶轮；在机壳的下端面中间位置设有进气口，且在机壳的进气口设有进口变径管，进口变径管与机壳整体成型；在进口变径管上同轴心套接设有集流器，集流器的内筒为圆锥形状，且其通流截面沿气流方向逐渐收敛；集流器的上表面与机壳的下端面螺接，并与机壳的内部密封连通。本实用新型采用立式安装，使得电动机轴系不承受弯矩，整机运行稳定可靠。

Description

一种低流量高速立式蒸汽压缩机

技术领域

本实用新型涉及空气压缩机技术领域，具体涉及一种低流量高速立式蒸汽压缩机。

背景技术

随着国内外节能环保要求的进一步提升，高效能量回收设备的合理应用已成为目前的发展趋势，而机械蒸汽再压缩（简称：MVR）系统是一个新型节能且具有良好发展前景的能量回收再利用系统，目前广泛应用于污水处理、食品饮料、医药化工等各领域。

MVR是蒸发系统的核心节能技术，利用其自身产生的二次蒸汽经蒸汽压缩机压缩，蒸汽的温度、压力提高，热焓值增加，然后为蒸发系统换热器供热，从而减少对外界能源的需求。MVR的关键设备就是蒸汽压缩机，根据温升的不同型式多样，有罗茨风机、离心压缩机、单螺杆压缩机等。温升小于9度，且蒸发量小于5t/h的蒸发系统所用的压缩机，最适合的压缩机型式为低流量高速蒸汽压缩机装置，而之前这类产品一般为卧式结构，并且通过增速箱或者轴承箱来传动，压缩机整机效率低。因此，以上问题亟需解决。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种低流量高速立式蒸汽压缩机，采用立式安装，使得电动机轴系不承受弯矩，解决了电动机因负载太大、轴系强度及刚性难以满足要求的问题，整机运行稳定可靠，适合蒸发量小于5t/h、温升小于9度的蒸发系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案：本实用新型的一种低流量高速立式蒸汽压缩机，其创新点在于：包括电动机、机壳、叶轮、集流器和整体台座；所述整体台座为竖直设置的中空柱状体框架结构，且在其上表面还水平设有机壳，所述机壳为整体式结构，且水平出气；所述电动机立式设置，并通过连接法兰盘与所述机壳的上端面螺接固定；所述电动机的轴伸端竖直向下延伸至机壳内部，且在其轴伸端上还同轴心套接设有叶轮，所述叶轮水平设置在所述机壳的内部；在所述机壳的下端面中间位置还设有进气口，且在所述机壳的进气口设有进口变径管，所述进口变径管与所述机壳整体成型；在所述进口变径管上还同轴心套接设有集流器，所述集流器的内筒为圆锥形状，且其通流截面沿气流方向逐渐收敛；所述集流器的上表面与所述机壳的下端面螺接，并与所述机壳的内部密封连通。

优选的，还包括出口变径管和出口金属膨胀节；在所述机壳的一侧外侧面还嵌入开设有出气口，且在所述机壳的出气口还设有出口变径管，所述出口变径管的扩张角度为9°，并与所述机壳整体成型；在所述机壳的出气口处还设有扩压器，且所述机壳通过出口变径管与所述出口金属膨胀节螺接固定。

优选的，还包括90°弯管段和进口金属膨胀节；所述进口变径管的扩张角度为9°，且所述90°弯管段的上端竖直设置，并与所述进口变径管的下端螺接固定，所述90°弯管段的下端水平设置，并与所述进口金属膨胀节螺接固定；所述90°弯管段和进口金属膨胀节均与所述整体台座互不干涉设置。

优选的，在所述机壳的前侧板开设有用于检修更换叶轮的大孔，且在其围板侧面开设有人孔门；在所述机壳的后侧板中间位置还焊接设有密封壳体，石墨环安装在密封壳体的内部，且所述密封壳体采用整体式多级分组碳环结构；在所述机壳的前侧板靠近围板处还设有排水装置，且在所述排水装置上还设有液位计和窥视镜。

优选的，在所述电动机轴伸端与所述机壳上端面的连接处还设有轴套和挡气圈，所述轴套与挡气圈一体化锻造而成，并同轴心套接在所述电动机的轴伸端对应位置；所述轴套表面镀铬并研磨。

优选的，还包括密封蒸汽管路；在所述密封壳体上还设有密封管路连接口，且所述密封蒸汽管路包括碳环密封、压力表、过滤器和减压阀；所述碳环密封同轴心套接在所述电动机的轴伸端上，且水平设置在所述叶轮与轴套之间；所述碳环密封的冷凝水排水口通过管路与排水装置密封连通，进行排水；所述碳环密封的充气口通过管路经密封管路连接口延伸出所述机壳，并依次与所述压力表、过滤器以及减压阀密封连通后，再与用户蒸汽源密封连通；所述减压阀将密封蒸汽管路中的蒸汽压力控制在比所述叶轮背部压力大5000~6000Pa。

优选的，所述电动机采用永磁直驱高速电机，并通过变频器调节转速。

优选的，所述叶轮采用悬臂式设计，且其包括前盘、后盘、叶片和轮毂；所述前盘为平前盘带加强圈；所述后盘与轮毂一体化锻造而成，且整体通流截面沿气流方向保持不变；所述轮毂前端面带有密封压板，且密封压板与轮毂螺接，并辅助有圆柱销连接来传递扭矩；所述轮毂内孔为圆柱孔，且所述叶轮通过轮毂内孔套接在电动机的轴伸端，并通过键连接；所述叶片为板式后向叶型，且叶片出口角为53°。

优选的，还包括入口喷水装置；在所述集流器与所述机壳的连接结合面处还设有用于密封的密封圈，且在所述集流器中段设有入口喷水装置；所述入口喷水装置包括精细雾化喷嘴、减温喷水管路和密封法兰；所述减温喷水管路的一端通过密封法兰与外部水源密封连通，且其另一端水平延伸至所述集流器的内部，并与所述进口变径管密封连通；在所述减温喷水管路的另一端还设有精细雾化喷嘴，所述精细雾化喷嘴采用雾化喷嘴，且其注入大水珠直径小于0.5mm；所述精细雾化喷嘴设置在靠近集流器内壁处，且其喷入的减温水流量为0.08t/h、减温水温度为100~105℃、减温水压力为0.25-0.4Mpa。

优选的，所述整体台座包括减震器、立柱和加强筋；在所述机壳的下端面靠边沿处沿其圆周方向还均布间隔竖直设有数个立柱，且在相邻所述立柱之间还交错倾斜设有数个加强筋，每一所述加强筋分别与对应所述立柱固定连接，且与所述集流器互不干涉设置，并对立柱进行加强固定；在每一所述立柱的上表面还分别设有减震器，且每一所述立柱分别通过减震器与所述机壳的下端面对应位置固定连接，并通过减震器进行缓冲减震。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型采用立式安装，使得电动机轴系不承受弯矩，解决了电动机因负载太大、轴系强度及刚性难以满足要求的问题，整机运行稳定可靠，适合蒸发量小于5t/h、温升小于9度的蒸发系统；

（2）本实用新型结构紧凑，不需要中间增速箱，减少了设备的耗能，提升了整机效率；

（3）本实用新型中电动机采用永磁直驱高速电机，减少了在传动过程中的损耗，使得压缩机整机效率得到了6%~10%的提升；

（4）本实用新型中电动机轴系只承受扭矩，不承受弯矩，降低了电机主轴强度的要求，降低了设计时对主轴和轴承的载荷要求，从而使得结构更合理，有效降低了成本，提高了安全性；

（5）本实用新型设有入口喷水装置，通过调节入口的喷水量，可以保持经过压缩机压缩后的出口蒸汽更接近饱和状态，从而提高了热传输效率；

（6）本实用新型中叶轮为准三元流叶型，采用等减速的叶片流道设计，满足小流量、高压力的要求。

附图说明

为了更清晰地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种低流量高速立式蒸汽压缩机的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1中机壳的结构示意图。

图4为图3的侧视图。

图5为图1中集流器的结构示意图。

图6为图5中A-A视图。

图7为图1中叶轮的结构示意图。

图8为图7的侧视图。

图9为图1中密封蒸汽管路的结构示意图。

图10为图9中碳环密封的剖视图。

其中，1-集流器；2-入口喷水装置；3-机壳；4-叶轮；5-碳环密封；6-轴套；7-电动机；8-减震器；9-整体台座；10-进口变径管；11-进口金属膨胀节；12-出口变径管；13-出口金属膨胀节；14-压力表；15-过滤器；16-减压阀。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型的一种低流量高速立式蒸汽压缩机，包括电动机7、机壳3、叶轮4、集流器1和整体台座9；具体结构如图1~10所示，整体台座9为竖直设置的中空柱状体框架结构，且在其上表面还水平设有机壳3，机壳3为整体式结构，且水平出气；其中，整体台座9包括减震器8、立柱和加强筋；如图1所示，在机壳3的下端面靠边沿处沿其圆周方向还均布间隔竖直设有数个立柱，且在相邻立柱之间还交错倾斜设有数个加强筋，每一个加强筋分别与对应立柱固定连接，且与集流器1互不干涉设置，并对立柱进行加强固定；在每一个立柱的上表面还分别设有减震器8，且每一个立柱分别通过减震器8与机壳3的下端面对应位置固定连接，并通过减震器8进行缓冲减震。本实用新型通过设置减震器8，使得设备震动小，整体运行稳定。

如图1~4所示，在机壳3的一侧外侧面还嵌入开设有出气口，且在机壳3的出气口还设有出口变径管12，出口变径管12的扩张角度为9°，并与机壳3整体成型；在机壳3的出气口处还设有扩压器，且机壳3通过出口变径管12与出口金属膨胀节13螺接固定。本实用新型中压缩机出口合适的扩张度设计，使出口具有较高流速的气流，逐渐降低其动压能，提高其静压能，改善蜗壳的性能，以客服压缩机出口管路及设备的阻力。

如图1、图2所示，在机壳3的前侧板开设有的大孔，便于压缩机叶轮4的检修与更换；在机壳3的围板侧面开设有人孔门，便于日常维护观察；在机壳3的后侧板中间位置还焊接设有密封壳体，石墨环安装在密封壳体的内部，且密封壳体采用整体式多级分组碳环结构，实现了对介质的节流、阻封、隔离等功能；在机壳3的前侧板靠近围板处还设有排水装置，且在排水装置上还设有液位计和窥视镜；当冷凝水位达到设定位置，液位计给出信号，排水装置的排水口自动打开，可保证机壳3底部的冷凝水及时排出，使得压缩机能够安全运行。

本实用新型在密封壳体上还设有密封管路连接口，且密封蒸汽管路包括碳环密封5、压力表14、过滤器15和减压阀16；其中，碳环密封5自带调节能力；如图9、图10所示，碳环密封5同轴心套接在电动机7的轴伸端上，且水平设置在叶轮4与轴套6之间；碳环密封5的冷凝水排水口通过管路与排水装置密封连通，进行排水；碳环密封5的充气口通过管路经密封管路连接口延伸出机壳3，并依次与压力表14、过滤器15以及减压阀16密封连通后，再与用户蒸汽源密封连通；其中，减压阀16将密封蒸汽管路中的蒸汽压力控制在比叶轮4背部压力大5000~6000Pa。

本实用新型中电动机7采用永磁直驱高速电机，为压缩机提供动力，并通过变频器调节转速，从而改变压缩机性能；如图1所示，该电动机7立式设置，并通过连接法兰盘与机壳3的上端面螺接固定；电动机7的轴伸端竖直向下延伸至机壳3内部，且在其轴伸端上还同轴心套接设有叶轮4，该叶轮4水平设置在机壳3的内部；本实用新型中电动机7采用立式安装的形式，使得其轴系只承受扭矩，不承受弯矩，降低了电机主轴强度的要求，降低了设计时对主轴和轴承的载荷要求，从而使得结构更合理，有效降低了成本，提高了安全性；

其中，叶轮4采用悬臂式设计，且采用超级双相不锈钢材料焊接制成；叶轮4包括前盘、后盘、叶片和轮毂；如图7、图8所示，前盘为平前盘带加强圈；后盘与轮毂一体化锻造而成，且整体通流截面沿气流方向保持不变；轮毂前端面带有密封压板，且密封压板与轮毂螺接，并辅助有圆柱销连接来传递扭矩；轮毂内孔为圆柱孔，且叶轮4通过轮毂内孔套接在电动机7的轴伸端，并通过键连接；叶片为板式后向叶型，且叶片出口角为53°，从而实现了高压力和高效率；其中，通过在轮毂前端面设有密封压板，从而防止蒸汽流入电动机7。本实用新型中叶轮4为准三元流叶型，采用等减速的叶片流道设计，满足小流量、高压力的要求。

如图1所示，在电动机7轴伸端与机壳3上端面的连接处还设有轴套6和挡气圈，轴套6与挡气圈一体化锻造而成，并同轴心套接在电动机7的轴伸端对应位置；其中，轴套6表面镀铬并研磨，使得其表面硬度高、光洁度好、减缓了石墨环的磨损，延长了碳环密封5的使用寿命；挡气圈可以阻隔蒸汽，避免了蒸汽泄漏进入电动机7。

本实用新型在机壳3的下端面中间位置还设有进气口，且在机壳3的进气口设有进口变径管10，进口变径管10的扩张角度为9°，并与机壳3整体成型；如图1所示， 90°弯管段的上端竖直设置，并与进口变径管10的下端螺接固定， 90°弯管段的下端水平设置，并与进口金属膨胀节11螺接固定；其中，90°弯管段和进口金属膨胀节11均与整体台座9互不干涉设置。

本实用新型在进口变径管10上还同轴心套接设有集流器1，如图5、图6所示，集流器1的内筒为圆锥形状，且其通流截面沿气流方向逐渐收敛；集流器1的上表面与机壳3的下端面螺接，并与机壳3的内部密封连通；为防止连接部分介质泄露，在集流器1与机壳3的连接结合面处还设有密封圈，用于密封；在集流器1中段设有入口喷水装置2；入口喷水装置2包括精细雾化喷嘴、减温喷水管路和密封法兰；减温喷水管路的一端通过密封法兰与外部水源密封连通，且其另一端水平延伸至集流器1的内部，并与进口变径管10密封连通；在减温喷水管路的另一端设有精细雾化喷嘴，为了不影响通流截面的蒸汽流动状态，精细雾化喷嘴设置在靠近集流器1内壁处，且其喷入的冷凝水有流量、压力及水温要求；其中，精细雾化喷嘴采用雾化喷嘴，且其注入大水珠直径小于0.5mm；减温水流量为0.08t/h、减温水温度为100~105℃、减温水压力为0.25-0.4Mpa。

本实用新型的立式蒸汽压缩机是制药MVR蒸发系统的核心节能设备，MVR系统自身产生的二次蒸汽经立式离心蒸汽压缩机压缩，蒸汽的温度、压力提高，热焓值增加，然后为蒸发系统换热器供热，从而减少对外界能源的需求。这种立式蒸汽压缩机适合蒸发量小于5t/h，温升小于9度的蒸发系统，轴向力减小，轴系不受弯矩，电机与压缩机直连，整机效率高，运行稳定可靠。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型采用立式安装，使得电动机7轴系不承受弯矩，解决了电动机7因负载太大、轴系强度及刚性难以满足要求的问题，整机运行稳定可靠，适合蒸发量小于5t/h、温升小于9度的蒸发系统；

（2）本实用新型结构紧凑，不需要中间增速箱，减少了设备的耗能，提升了整机效率；

（3）本实用新型中电动机7采用永磁直驱高速电机，减少了在传动过程中的损耗，使得压缩机整机效率得到了6%~10%的提升；

（4）本实用新型中电动机7轴系只承受扭矩，不承受弯矩，降低了电机主轴强度的要求，降低了设计时对主轴和轴承的载荷要求，从而使得结构更合理，有效降低了成本，提高了安全性；

（5）本实用新型设有入口喷水装置2，通过调节入口的喷水量，可以保持经过压缩机压缩后的出口蒸汽更接近饱和状态，从而提高了热传输效率；

（6）本实用新型中叶轮4为准三元流叶型，采用等减速的叶片流道设计，满足小流量、高压力的要求。

上面所述的实施例仅仅是本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。

Claims (10)

1.一种低流量高速立式蒸汽压缩机，其特征在于：包括电动机、机壳、叶轮、集流器和整体台座；所述整体台座为竖直设置的中空柱状体框架结构，且在其上表面还水平设有机壳，所述机壳为整体式结构，且水平出气；所述电动机立式设置，并通过连接法兰盘与所述机壳的上端面螺接固定；所述电动机的轴伸端竖直向下延伸至机壳内部，且在其轴伸端上还同轴心套接设有叶轮，所述叶轮水平设置在所述机壳的内部；在所述机壳的下端面中间位置还设有进气口，且在所述机壳的进气口设有进口变径管，所述进口变径管与所述机壳整体成型；在所述进口变径管上还同轴心套接设有集流器，所述集流器的内筒为圆锥形状，且其通流截面沿气流方向逐渐收敛；所述集流器的上表面与所述机壳的下端面螺接，并与所述机壳的内部密封连通。

2.根据权利要求1所述的一种低流量高速立式蒸汽压缩机，其特征在于：还包括出口变径管和出口金属膨胀节；在所述机壳的一侧外侧面还嵌入开设有出气口，且在所述机壳的出气口还设有出口变径管，所述出口变径管的扩张角度为9°，并与所述机壳整体成型；在所述机壳的出气口处还设有扩压器，且所述机壳通过出口变径管与所述出口金属膨胀节螺接固定。

3.根据权利要求1所述的一种低流量高速立式蒸汽压缩机，其特征在于：还包括90°弯管段和进口金属膨胀节；所述进口变径管的扩张角度为9°，且所述90°弯管段的上端竖直设置，并与所述进口变径管的下端螺接固定，所述90°弯管段的下端水平设置，并与所述进口金属膨胀节螺接固定；所述90°弯管段和进口金属膨胀节均与所述整体台座互不干涉设置。

4.根据权利要求2所述的一种低流量高速立式蒸汽压缩机，其特征在于：在所述机壳的前侧板开设有用于检修更换叶轮的大孔，且在其围板侧面开设有人孔门；在所述机壳的后侧板中间位置还焊接设有密封壳体，石墨环安装在密封壳体的内部，且所述密封壳体采用整体式多级分组碳环结构；在所述机壳的前侧板靠近围板处还设有排水装置，且在所述排水装置上还设有液位计和窥视镜。

5.根据权利要求4所述的一种低流量高速立式蒸汽压缩机，其特征在于：在所述电动机轴伸端与所述机壳上端面的连接处还设有轴套和挡气圈，所述轴套与挡气圈一体化锻造而成，并同轴心套接在所述电动机的轴伸端对应位置；所述轴套表面镀铬并研磨。

6.根据权利要求5所述的一种低流量高速立式蒸汽压缩机，其特征在于：还包括密封蒸汽管路；在所述密封壳体上还设有密封管路连接口，且所述密封蒸汽管路包括碳环密封、压力表、过滤器和减压阀；所述碳环密封同轴心套接在所述电动机的轴伸端上，且水平设置在所述叶轮与轴套之间；所述碳环密封的冷凝水排水口通过管路与排水装置密封连通，进行排水；所述碳环密封的充气口通过管路经密封管路连接口延伸出所述机壳，并依次与所述压力表、过滤器以及减压阀密封连通后，再与用户蒸汽源密封连通；所述减压阀将密封蒸汽管路中的蒸汽压力控制在比所述叶轮背部压力大5000~6000Pa。

7.根据权利要求1所述的一种低流量高速立式蒸汽压缩机，其特征在于：所述电动机采用永磁直驱高速电机，并通过变频器调节转速。

8.根据权利要求1所述的一种低流量高速立式蒸汽压缩机，其特征在于：所述叶轮采用悬臂式设计，且其包括前盘、后盘、叶片和轮毂；所述前盘为平前盘带加强圈；所述后盘与轮毂一体化锻造而成，且整体通流截面沿气流方向保持不变；所述轮毂前端面带有密封压板，且密封压板与轮毂螺接，并辅助有圆柱销连接来传递扭矩；所述轮毂内孔为圆柱孔，且所述叶轮通过轮毂内孔套接在电动机的轴伸端，并通过键连接；所述叶片为板式后向叶型，且叶片出口角为53°。

9.根据权利要求1所述的一种低流量高速立式蒸汽压缩机，其特征在于：还包括入口喷水装置；在所述集流器与所述机壳的连接结合面处还设有用于密封的密封圈，且在所述集流器中段设有入口喷水装置；所述入口喷水装置包括精细雾化喷嘴、减温喷水管路和密封法兰；所述减温喷水管路的一端通过密封法兰与外部水源密封连通，且其另一端水平延伸至所述集流器的内部，并与所述进口变径管密封连通；在所述减温喷水管路的另一端还设有精细雾化喷嘴，所述精细雾化喷嘴采用雾化喷嘴，且其注入大水珠直径小于0.5mm；所述精细雾化喷嘴设置在靠近集流器内壁处，且其喷入的减温水流量为0.08t/h、减温水温度为100~105℃、减温水压力为0.25-0.4Mpa。

10.根据权利要求1所述的一种低流量高速立式蒸汽压缩机，其特征在于：所述整体台座包括减震器、立柱和加强筋；在所述机壳的下端面靠边沿处沿其圆周方向还均布间隔竖直设有数个立柱，且在相邻所述立柱之间还交错倾斜设有数个加强筋，每一所述加强筋分别与对应所述立柱固定连接，且与所述集流器互不干涉设置，并对立柱进行加强固定；在每一所述立柱的上表面还分别设有减震器，且每一所述立柱分别通过减震器与所述机壳的下端面对应位置固定连接，并通过减震器进行缓冲减震。

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