JP2015514176A - 圧縮機段におけるガス除去手段を備えた多段ラジアル圧縮機ユニット - Google Patents

Abstract

複数の圧縮機ステージ（１１）を備えた、ガスを圧縮するためのラジアル圧縮機ユニットに係わり、各圧縮機ステージ（１１）が、ローターブレード（２３）を有したインペラー（１８）と、圧縮すべきガスの流れ方向において下流に配置された流れチャネル（２４）とを備え、該流れチャネルが、ディフューザセクション（２５）と、偏向セクション（２６）と、ガイドブレード（２８）を有した再循環セクション（２７）とを有す。圧縮機段（１１）で圧縮されたガスは、該圧縮ガスを冷却すべき機器を冷却するために、冷却用ガスとして除去され、かつ、該冷却すべき機器の方向に運ぶことが可能とされている。冷却用ガスは、前記圧縮機ステージ（１１）の中間壁（３２）の近傍であって、前記圧縮機ステージ（１１）における前記流れチャネル（２４）の前記偏向セクション（２６）及び／又は前記再循環セクション（２７）から除去可能とされる。

Description

本発明は、請求項１のおいて書き部によるラジアル圧縮機ユニットに関する。

特許文献１から、複数の圧縮機ステージ、及び駆動源として電気モータを備えた、ガス圧縮用の圧縮機ユニットが知られている。当該従来技術においては、前記圧縮機ステージ及び前記駆動源は共通の気密ハウジング内に配置されている。特許文献１においては、圧縮ガスを冷却するため、圧縮ガスを表面冷却器に導くことが提案されている。ここで、圧縮空気の冷却は、二つの圧縮機ステージ間の前記表面冷却器の助けを借りてなされることとなる。

引用文献２から、圧縮機ユニットの圧縮機ステージの領域における圧縮ガスを取り除くこと、及び、該圧縮ガスを、機器の冷却用として用いることが知られている。ここで、冷却用として除去されたガスが、粒子及び／又は液体といった不純物を含んでいるのは好ましくない。また、除去されたガスはできるだけ高い圧力を有していることが望ましい。でけるだけ純粋な冷却用ガスを圧縮機ユニットの圧縮機ステージから取り除くために、特許文献２に記載の従来技術によれば、冷却用ガスを冷却チャネルを介して除去することが提案されている。この場合、冷却チャネルは、ローターとも称されるインペラーに近接しており、かつ、前記インペラーの下流を走りホイール側方空間に入り込む流れチャネルのディフューザ部に近接している。このように、僅かな不純物のみを含む比較的純度の高い冷却用ガスが取り除かれるが、除去された冷却用ガスは比較的低圧なものでしかない。

独国特許第 ３７ ２９ ４８６ 号公報 独国特許第 １０ ２００７ ０１９ ２６４ 号公開公報

圧縮機ステージの領域において、不純物をできるだけ含まない一方で、圧力がなるだけ高い冷却用ガスを除去することのできるラジアル圧縮機ユニットが望まれていた。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、新規なラジアル圧縮機ユニットを提供することを目的とする。

上記目的は、請求項１によるラジアル圧縮機ユニットによって解決される。本発明によれば、圧縮機ステージの中間壁の領域において、該圧縮機ステージの流れチャネルの偏向セクション及び／又は再循環セクションから冷却用ガスが除去される。

冷却用ガスが、圧縮機ステージの中間壁の領域における、該圧縮機ステージの流れチャネルの偏向セクション及び／又は再循環セクションから除去されることから、除去される冷却用ガスは、不純物が比較的少ない一方、圧力は適度に高いものとなる。

本発明の第一の有利な展開例によれば、冷却用ガスは、圧縮機ステージの流れチャネルの偏向セクション及び／又は再循環セクションから、すなわち前記流れチャネル内に突出する少なくとも一つの除去パイプ及び前記中間壁に近接配置された除去開口を介して、除去される。

本発明の第二の有利な展開例によれば、冷却用ガスは、圧縮機ステージの流れチャネルの再循環セクションから、すなわちガイドブレードの前縁又はサクションサイド内に導入される除去開口を有した少なくとも一つの除去チャネルを介して、除去される。

上記の有利な展開例の全てにおいて、簡単な構造によって、冷却用ガスを、前記流れチャネルにおける中間壁に近接した偏向セクション及び／又は再循環セクションから除去することが可能である。

本発明の好ましい更なる有利な展開形態は従属項及び以下の記載から得られる。以下、本発明の実施形態を図面を参照してより詳細に説明する。

ガスの圧縮のためのラジアル圧縮機ユニットの全体を示す概略断面図である。 本発明の第一のバージョンによるラジアル圧縮機ユニットの圧縮機ステージの領域における詳細を示す図である。 本発明の第二のバージョンによるラジアル圧縮機ユニットの圧縮機ステージの領域における詳細を示す図である。

本発明は、例えば洋上での天然ガスの抜き出しに使用される、ガスを圧縮するためのラジアル圧縮機ユニットに関する。

図１は、ガスの圧縮のためのラジアル圧縮機ユニット１０の全体を示す概略断面図である。該ラジアル圧縮機ユニット１０は、複数の圧縮機ステージ１１，１２，１３備える。こらら圧縮機ステージは、ここでは電気モータとされた駆動源１４によって駆動される。電気モータとして示された該駆動源１４は、ステーター１５及びローター１６を備える。

前記駆動源１４は該ラジアル圧縮機ユニット１０のシャフト１７を駆動する。該シャフト１７には前記圧縮機ステージ１１，１２，１３のいわゆるインペラー１８が取り付けられており、圧縮機ステージ１１，１２，１３のこれらインペラー１８が、該ラジアル圧縮機ユニット１０の駆動源１４によって駆動される。該圧縮機ステージ１１，１２，１３のこれらインペラー１８をローターと称することもある。

圧縮されるガスの流れ方向に見て、各圧縮機ステージ１１，１２，１３のインペラー１８の下流に、各圧縮機ステージ１１，１２，１３からの各流れチャネル２４が続く。

示した実施形態において、図１のラジアル圧縮機ユニット１０は典型的には４つの圧縮機ステージ１１，１２，１３を備え、未圧縮のガスが矢印１９で示すように４つの圧縮機ステージ１１，１２，１３に送られ、かつ、圧縮されたガスが矢印２０で示すように排出される。圧縮機ステージ１１，１２，１３は連なって構成され、ガスを段階的に圧縮する。ここで、圧縮機ステージ１１を低圧圧縮機ステージ、圧縮機ステージ１２を中圧縮機ステージ、そして、圧縮機ステージ１３を高圧圧縮機ステージ、ということもできる。

該ラジアル圧縮機ユニット１０のこれら圧縮機ステージ１１，１２，１３は、電気モータとして示された前記駆動源１４と共に共通のハウジング２１内に受け入れられており、前記シャフト１７が、ベアリング２２を介して該ハウジング２１に設けられている。

該ラジアル圧縮機ユニットの作動中、該ユニットの構成機器、特に前記駆動源１４を冷却することが要求される。この目的のために、圧縮ガスを冷却用ガスとして、該ラジアル圧縮機ユニット１０の圧縮機ステージから除去する（取り出す）こと、そして、冷却すべきアセンブリ、特に冷却が必要な駆動源１４を冷却するために、冷却すべきアセンブリの方向に該圧縮ガスを運ぶことができる。

ここで、冷却用ガスが汚染物質をほとんど含まず、一方で適度な高圧力を有するように、冷却用ガスは圧縮機ステージから除去されることが重要である。これにより、冷却すべきアセンブリが冷却用ガスによって汚染されず、かつ冷却すべきアセンブリの冷却をできるだけ効率的に行える。

図２及び図３はそれぞれ、本発明によるラジアル圧縮機ユニット１０の、圧縮機ステージの一つ、すなわち圧縮機ステージ１１の領域における詳細を示したものである。また、図２及び図３には、ローターブレード２３を備えた各圧縮機ステージ１１のインペラー１８、さらに、圧縮されるガスの流れ方向において前記インペラー１８の下流に続く流れチャネル２４を示してある。該流れチャネル２４はいくつかのセクション、すなわち、インペラー１８の直ぐ下流に続くディフューザセクション２５、該ディフューザセクション２５に続く偏向セクション２６、及び、該偏向セクション２６に続く再循環セクション２７を備えている。再循環セクション２７には固定ガイドブレード２８が配置されており、該固定ガイドブレード２８の入口縁２９及び出口縁３０を概略で示してある。該圧縮機ステージ１１における流れ方向は矢印３１で示す方向である。

前記圧縮機ステージ１１の流れチャネル２４の前記ディフューザセクション２５、偏向セクション２６、及び再循環セクション２７は、ステータ側、すなわちハブ側の中間壁３２によって、その内部において少なくともセクションに径方向に区切られている。

前記圧縮機ステージ１１から、適度に高い圧力を有した出来るだけ不純物を含まない冷却用ガスを除去するために、本発明では、冷却用ガスを、圧縮機ステージ１１の中間壁３２に近接した、圧縮機ステージ１１の前記流れチャネル２４の前記偏向セクション２６及び／又は再循環セクション２７から除去して、冷却すべきアセンブリに送ることが提案されている。

図２は、本発明の第１のバージョンを示すもので、冷却用ガスが、圧縮機ステージ１１の流れチャネル２４の偏向セクション２６及び／又は再循環セクション２７から、詳しくは、前記偏向セクション２６及び／又は再循環セクション２７の領域内の流れチャネル２４内に突出する少なくとも一つの除去パイプ３５を介して、除去される。該除去パイプ３５は、前記中間壁３２に近接した位置に除去開口３６を有している。圧縮機ステージ１１の中間壁３２の領域から冷却用ガスを除去する除去パイプ３５の該除去開口３６は、この場合、偏向セクション２６と再循環セクション２７との間の移行領域に位置している。これにより冷却用ガスは、該移行領域、つまりは偏向セクション２６及び／又は再循環セクション２７の領域において、流れチャネル２４から除去されることとなる。

流れチャネル２４内に突出する前記除去パイプ３５、あるいは各除去パイプ３５は、少なくともセクション３７において、特徴的な形態の流れガイド用外壁を備えている。この流れガイド用外壁は、流れチャネル内に突出する除去パイプ３５による流れの悪影響を排除するために、前記流れチャネル２４内に突出している。

図３は本発明のさらなるバージョンを示すもので、このバージョンでは、冷却用ガスは、圧縮機ステージ１１の流れチャネル２４の再循環セクション２７から、詳しくは少なくとも一つの除去チャネル３８を介して、除去される。除去チャネル３８の除去開口３９は、ガイドブレード２８の前縁２９内に導びかれている。ここで、図３より明らかなように、ガイドブレード２８の前縁又はサクションサイド内に導かれる除去チャネル３８のための該除去開口３９は、前記中間壁３２に近接した位置で、ガイドブレード２８の前縁２９内に導かれれている。

本発明の全てのバージョンにおいて、冷却用ガスがほとんど汚染されずかつ適度な高圧を有した状態で、冷却用ガスを圧縮機ステージ１１から除去することが可能である。このため、ラジアル圧縮機ユニット１０における冷却すべきアセンブリを効率的に冷却できる一方、それらアセンブリが冷却用ガスによって汚染されるリスクを排除できる。

１０ ラジアル圧縮機ユニット
１１，１２，１３ 圧縮機ステージ
１４ 駆動源／電気モータ
１５ ステータ
１６ ローター
１７ シャフト
１８ インペラー
１９，２０ ガス流れ
２１ ハウジング
２２ ベアリング
２３ ローターブレード
２４ 流れチャネル
２５ ディフューザセクション
２６ 偏向セクション
２７ 再循環セクション
２８ ガイドブレード
２９ 入口縁
３０ 出口縁
３１ ガス流れ
３２ 分離壁（中間壁）
３３ 除去開口
３４ 除去チャネル
３５ 除去パイプ
３６ 除去開口
３７ セクション
３８ 除去チャネル
３９ 除去開口

Claims (8)

1. ガスを圧縮するためのラジアル圧縮機ユニットであって、複数の圧縮機ステージ（１１，１２，１３）を備え、各圧縮機ステージ（１１，１２，１３）が、ローターブレード（２３）を有したインペラー（１８）と、圧縮すべきガスの流れ方向において下流に配置された流れチャネル（２４）とを備え、該流れチャネルが、ディフューザセクション（２５）と、偏向セクション（２６）と、ガイドブレード（２８）を有した再循環セクション（２７）とを有し、冷却用ガスとして圧縮ガスが前記圧縮機ステージ（１１）から除去され、かつ、該圧縮ガスを冷却すべき機器を冷却するために該冷却すべき機器の方向に運ぶことが可能とされた、ラジアル圧縮機ユニットにおいて、
   前記冷却用ガスは、前記圧縮機ステージ（１１）の中間壁（３２）の近傍であって、前記圧縮機ステージ（１１）における前記流れチャネル（２４）の前記偏向セクション（２６）及び／又は前記再循環セクション（２７）から除去可能とされたことを特徴とするラジアル圧縮機ユニット。
2. 請求項１記載のラジアル圧縮機ユニットにおいて、前記中間壁（３２）は、前記冷却用ガスが除去され得る領域において、少なくとも前記偏向セクション（２６）及び前記再循環セクション（２７）を内部で半径方向に少なくともいくつかのセクションに区画することを特徴とするラジアル圧縮機ユニット。
3. 請求項１又は２記載のラジアル圧縮機ユニットにおいて、前記冷却用ガスは、前記圧縮機ステージ（１１）の前記流れチャネル（２４）の前記偏向セクション（２６）及び／又は前記再循環セクション（２７）から、前記流れチャネル内に突出する少なくとも一つの除去パイプ（３５）を介して除去されることが可能とされ、該除去パイプ（３５）が、前記中間壁（３２）に近接した位置に除去開口（３６）を備えていることを特徴とするラジアル圧縮機ユニット。
4. 請求項３記載のラジアル圧縮機ユニットにおいて、前記除去パイプ（３５）の前記除去開口（３６）は、前記中間壁（３２）に近接した、前記偏向セクション（２６）と前記再循環セクション（２７）との間の移行領域に位置していることを特徴とするラジアル圧縮機ユニット。
5. 請求項３又は４記載のラジアル圧縮機ユニットにおいて、前記除去パイプ（３５）における前記流れチャネル（２４）内に突出した部分（３７）は、所定形状とされた流れガイド用外壁を有していることを特徴とするラジアル圧縮機ユニット。
6. 請求項１又は２記載のラジアル圧縮機ユニットにおいて、前記冷却用ガスは、前記圧縮機ステージ（１１）における前記流れチャネル（２４）の前記再循環セクション（２７）から、少なくとも一つの除去チャネル（３８）を介して除去されることが可能とされ、該除去チャネルが、一つ又は複数のガイドブレード（２８）の前縁（２９）内に又はサクションサイド内に導かれる除去開口（３９）を有していることを特徴とするラジアル圧縮機ユニット。
7. 請求項６記載のラジアル圧縮機ユニットにおいて、前記除去開口（３９）は、前記中間壁（３２）に近接して、前記ガイドブレード（２８）の前記前縁（２９）内に導かれることを特徴とするラジアル圧縮機ユニット。
8. 請求項６又は７記載のラジアル圧縮機ユニットにおいて、前記ガイドブレード（２８）の前記前縁（２９）は、偏向セクション（３６）の領域に位置することを特徴とするラジアル圧縮機ユニット。

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