RU2600482C2 - Многоступенчатая центробежная турбомашина - Google Patents

Многоступенчатая центробежная турбомашина Download PDF

Info

Publication number
RU2600482C2
RU2600482C2 RU2013158435/06A RU2013158435A RU2600482C2 RU 2600482 C2 RU2600482 C2 RU 2600482C2 RU 2013158435/06 A RU2013158435/06 A RU 2013158435/06A RU 2013158435 A RU2013158435 A RU 2013158435A RU 2600482 C2 RU2600482 C2 RU 2600482C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
impeller
diaphragm
guide apparatus
stator
diffuser
Prior art date
Application number
RU2013158435/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013158435A (ru
Inventor
Джузеппе ЮРИШИ
Анджело ГРИМАЛЬДИ
Original Assignee
Нуово Пиньоне С.п.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нуово Пиньоне С.п.А. filed Critical Нуово Пиньоне С.п.А.
Publication of RU2013158435A publication Critical patent/RU2013158435A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2600482C2 publication Critical patent/RU2600482C2/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/06Multi-stage pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/10Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12Multi-stage pumps
    • F04D17/122Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/16Sealings between pressure and suction sides
    • F04D29/161Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/162Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps of a centrifugal flow wheel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/16Sealings between pressure and suction sides
    • F04D29/165Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps
    • F04D29/167Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps of a centrifugal flow wheel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18Rotors
    • F04D29/22Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2205Conventional flow pattern
    • F04D29/2216Shape, geometry
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444Bladed diffusers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Threshing Machine Elements (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Предложена многоступенчатая центробежная турбомашина, содержащая роторный узел, содержащий вал, на котором расположено первое рабочее колесо и второе рабочее колесо, статор, содержащий проход для текучей среды, причем указанный проход содержит диффузор, расположенный ниже по потоку за выпускной стороной первого рабочего колеса, направляющий аппарат, расположенный выше по потоку перед впускной стороной второго рабочего колеса, и поворотный канал, соединяющий диффузор и направляющий аппарат. В направляющем аппарате расположены статорные лопатки, и часть направляющего аппарата ограничена первым рабочим колесом, а указанные статорные лопатки проходят, по меньшей мере частично, в указанной части направляющего аппарата. Изобретение направлено на повышение КПД компрессора. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к многоступенчатым центробежным турбомашинам и центробежным рабочим колесам для многоступенчатых центробежных турбомашин, в частности, но не исключительно, для применения в нефтяной и газовой отраслях промышленности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Центробежная турбомашина представляет собой роторную машину, в которой механическая энергия передается между рабочей текучей средой и роторным узлом, содержащим по меньшей мере одно центробежное рабочее колесо. В нефтегазовых отраслях промышленности, где текучая среда представляет собой, как правило, газообразную текучую среду, применяются центробежные машины, содержащие компрессоры и детандеры. Компрессор представляет собой турбомашину, выполненную с возможностью увеличения давления газообразной среды путем использования механической энергии. Детандер представляет собой турбомашину, в которой используется давление рабочей газообразной среды для производства механической работы на валу роторного узла путем расширения текучей среды в рабочем колесе (колесах).
Центробежные турбомашины для несжимаемой текучей среды, например воды, содержат насосы и турбину, передающие энергию между текучей средой и рабочим колесом путем, аналогичным для компрессоров и детандеров соответственно. В целом, во всех случаях рабочая текучая среда обменивается энергий с центробежной машиной путем протекания в рабочем колесе в радиальном наружном направлении, от оси вращения рабочего колеса к его периферийной кольцевой кромке.
В частности, рабочее колесо турбокомпрессора передает механическую энергию, подводимую от двигателя, приводящего в движение указанную турбомашину, рабочей газообразной среде, сжимаемой путем ускорения текучей среды в рабочем колесе. При перемещении текучей среды в наружном направлении через ограничивающие ее движение диффузор и корпус машины кинетическая энергия, переданная рабочим колесом рабочей текучей среде, преобразуется в энергию давления.
Центробежные турбомашины часто называются одноступенчатыми турбомашинами, если они снабжены одним рабочим колесом, или многоступенчатыми центробежными турбомашинами, если они снабжены группой последовательно установленных рабочих колес.
На фиг. 1 изображен общий вид в разрезе многоступенчатого центробежного компрессора 100, выполненного по известному из уровня техники варианту выполнения.
В многоступенчатом центробежном компрессоре 100 используется рабочий газ под давлением от входного давления до выходного давления, превышающего входное давление. Рабочий газ может представлять собой, например, газ, выбранный из группы, содержащей двуокись углерода, сероводород, бутан, метан, этан, пропан, сжиженный природный газ или смесь перечисленных газов.
Компрессор 100 содержит статор 102, внутри которого установлен роторный узел 103, содержащий вал 104, на котором расположена группа идентичных, установленных последовательно рабочих колес (в варианте выполнения, показанном на фиг. 1, имеется три рабочих колеса 110, 111, 112). Вал 104 проходит по оси Y вращения в компрессоре 100 и имеет осевой участок А, измеряемый от первого рабочего колеса 110 до последнего рабочего колеса 112.
Каждое рабочее колесо 110, 111, 112 имеет типовую закрытую конфигурацию и содержит ступицу 113, которая плотно охватывает вал 104, и рабочие лопатки 108, проходящие между задним диском 123 рабочего колеса и передним покрывающим диском 119. Диск 123 имеет переднюю сторону 124, поддерживающую рабочие лопатки 108, и заднюю сторону 125, расположенную напротив передней стороны 124. Каждое рабочее колесо 110, 111, 112 соответственно содержит впускную сторону 110а, 111а, 112а низкого давления, ограниченную проемом 115 рабочего колеса, выполненным на покрывающем диске 109, и выпускную сторону 110b, 111b, 112b высокого давления, ограниченную периферийной кольцевой кромкой рабочего колеса 110, 111, 112.
Компрессор 100 разделен на ступени 107а, b, с (в варианте выполнения, показанном на фиг. 1, имеется три ступени), каждая из которых содержит соответствующее рабочее колесо из группы рабочих колес 110, 111, 112.
Между первой и второй ступенями 107а, b в статоре 102 выполнен проход 105 для рабочего газа, перетекающего от выпускной стороны 110b первого колеса 110 к впускной стороне 111а второго колеса 111. Проход 105 содержит диффузор 126, расположенный ниже по потоку за выпускной стороной 110b, направляющий аппарат 128, расположенный выше по потоку перед впускной стороной 111а, и U-образное колено 127, соединяющее диффузор 126 и направляющий аппарат 128. В направляющем аппарате 128 предусмотрены статорные лопатки 115 для направления рабочей текучей среды к входной стороне 111а второго рабочего колеса 111. Рабочий газ, протекающий в диффузоре 126, направляется в первом, радиальном наружном, направлении, проходящем ортогонально к оси Y вращения, при этом газ, протекающий в направляющем аппарате 128, направляется во втором, радиально внутреннем направлении, ориентированном по направлению к оси Y вращения, причем поворотный канал 127 обеспечивает поворот потока газа на 180°.
Аналогичным образом, в статоре 102 имеется проход, такой же, как проход 105, предназначенный для того же рабочего газа, протекающего от выпускной стороны 111b второго рабочего колеса 111 к впускной стороне 112а третьего рабочего колеса 112.
Проход 105 выполнен в диафрагме 118, проходящей в статоре 102 от одного рабочего колеса до следующего рабочего колеса из ряда колес 110, 111, 112. Диафрагма 118 содержит первую часть 138, проходящую вдоль оси, то есть в осевом направлении, параллельном оси Y вращения, от диффузора 126 и задней стороны 125 диска 123 рабочего колеса до направляющего аппарата 128, и проходящую в радиальном направлении, ортогонально оси Y вращения, между валом 102 и поворотным каналом 127. В зазоре 131 между первой частью 138 диафрагмы 118 имеется уплотнение 130 для предотвращения протечки рабочего газа через зазор 131. Диафрагма 118 содержит вторую часть 139, проходящую вдоль оси от направляющего аппарата 128 к следующей степени из группы ступеней 107а, b, с. Между проемом рабочего колеса, являющимся частью переднего покрывающего диска 119 каждого центробежного рабочего колеса 110, 111, 112, и соответствующей частью 139 диафрагмы 118 имеется уплотнение 140 проема рабочего колеса, выполненное по лабиринтному типу и предназначенное для предотвращения протечки текучей среды в пространстве между каждым колесом 110, 111, 112 и соответствующей частью 139 от выпускной стороны высокого давления рабочего колеса к впускной стороне низкого давления рабочего колеса.
Желательно максимально уменьшить осевой участок А для уменьшения габаритных размеров, массы и соответственно стоимости турбомашины. Кроме того, уменьшение осевого участка приведет к улучшению динамических характеристик ротора с улучшением стабильности роторного узла, которые зависят от соотношения между осевыми и радиальными размерами.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель изобретения состоит в оптимизации конструкции многоступенчатой центробежной турбомашины для уменьшения ее осевых размеров.
Согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения указанная цель достигнута в многоступенчатой центробежной турбомашине, содержащей роторный узел, имеющий вал, на котором расположено по меньшей мере первое рабочее колесо и второе рабочее колесо, и статор, содержащий проход для текучей среды, протекающей от выпускной стороны первого рабочего колеса к впускной стороне второго рабочего колеса, причем указанный проход содержит диффузор, расположенный ниже по потоку за выпускной стороной первого рабочего колеса, направляющий аппарат, расположенный выше по потоку перед впускной стороной второго рабочего колеса, и поворотный канал, соединяющий диффузор и направляющий аппарат, при этом в направляющем аппарате расположены статорные лопатки, предназначенные для направления текучей среды к впускной стороне второго рабочего колеса, по меньшей мере часть направляющего аппарата ограничена первым рабочим колесом, и статорные лопатки проходят, по меньшей мере частично, в указанной части направляющего аппарата. Конструкция рабочих колес и диафрагм, расположенных между рабочими колесами, обеспечивает возможность создания турбомашины, в которой часть направляющего аппарата между первым и вторым рабочими колесами, установленными последовательно, создана посредством профиля диска первого рабочего колеса. Эта часть направляющего аппарата содержит часть статорных лопаток, внося, таким образом, значительный вклад в направление текучей среды по направлению к рабочему колесу непосредственно вниз по потоку от направляющего аппарата. Это позволяет уменьшить до минимума осевой участок диафрагмы путем удаления, в традиционной ступени многоступенчатой турбомашины, той части диафрагмы, которая проходит между диском рабочего колеса и направляющим аппаратом ниже по потоку за рабочим колесом. Это позволяет уменьшить полный осевой участок турбомашины.
Во втором варианте выполнения настоящего изобретения предложено центробежное рабочее колесо для центробежной турбомашины, содержащей роторный узел, имеющий вал, на котором расположены по меньшей мере два рабочих колеса, и статор, содержащий проход для текучей среды, протекающей от выпускной стороны первого рабочего колеса ко второму рабочему колесу, причем указанный проход содержит диффузор, расположенный ниже по потоку за первым рабочим колесом, направляющий аппарат, расположенный выше по потоку перед вторым рабочим колесом и предназначенный для направления потока во второе рабочее колесо, причем рабочее колесо содержит рабочие лопатки и диск, имеющий переднюю сторону, на которой расположены рабочие лопатки, и заднюю сторону, расположенную противоположно передней стороне и имеющую такую форму, что она ограничивает по меньшей мере часть возвратного канала многоступенчатой центробежной турбомашины.
Преимущества, описанные выше со ссылкой на первый вариант выполнения предлагаемого изобретения, достигаются также и посредством второго варианта выполнения.
Другие преимущественные особенности первого и второго вариантов выполнения получены посредством многоступенчатой центробежной турбомашины и посредством рабочего колеса, описанных в зависимых пунктах формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидны из следующего описания вариантов выполнения изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает продольный разрез традиционной центробежной турбомашины;
фиг. 2 изображает продольный разрез предложенной центробежной турбомашины;
фиг. 3 изображает продольный разрез, на котором сравниваются традиционная и предложенная центробежные турбомашины.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ
ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Оба варианта выполнения настоящего изобретения, первый и второй, изображены на фиг. 2.
Согласно фиг. 2 многоступенчатая центробежная турбомашина 1 представляет собой многоступенчатый центробежный компрессор. Турбомашина 1 содержит роторный узел 3, содержащий вал 4, на котором расположена группа последовательно расположенных рабочих колес (в варианте выполнения, показанном на фиг. 2, это первое рабочее колесо 10, второе рабочее колесо 11 и третье рабочее колесо 12), и статор 2, внутри которого установлен роторный узел 3. Вал 4 проходит по оси Y вращения в турбомашине 1 и имеет осевой участок В, измеряемый от первого рабочего колеса 10 до последнего рабочего колеса 12.
Корпус 2 и роторный узел 3 разделены на (три) соединенные последовательно ступени 1а, 1b, 1с, которые содержат рабочие колеса 10, 11 и 12 соответственно. В отношении компонентов, которые не описаны далее, компрессор 1 должен рассматриваться в качестве традиционного компрессора, аналогичного вышеописанному компрессору 100, изображенному на фиг. 1.
Каждое рабочее колесо 10, 11, 12 выполнено по типу закрытого колеса и соответственно содержит впускную сторону 10а, 11а, 12а низкого давления, ограниченную проемом 9а рабочего колеса, выполненным в переднем покрывающем диске 9, и выпускную сторону 10b, 11b, 12b высокого давления, ограниченную периферийной кольцевой кромкой 13 колеса 10, 11, 12. Каждое рабочее колесо 10, 11, 12 дополнительно содержит рабочие лопатки 22 и диск 23, имеющий переднюю сторону 24, на которой крепятся рабочие лопатки 22, и заднюю сторону 25, расположенную противоположно передней стороне 24.
Статор 2 содержит диафрагму 18, проходящую между первым и вторым колесами 10, 11, причем для рабочего газа, протекающего от выпускной стороны 10b первого рабочего колеса 10 к впускной стороне 11а второго рабочего колеса 11, предусмотрен первый проход 5а. Для того же рабочего газа, протекающего от выпускной стороны 11b второго рабочего колеса 11 к впускной стороне 12а третьего рабочего колеса 12, статор 2 содержит второй проход 5b, аналогичный проходу 5а. Выполнение проходов 5а, 5b аналогичными друг другу позволяет рассматривать следующее описание прохода 5а действительным, с внесением необходимых изменений, для описания также прохода 5b.
Проход 5а содержит диффузор 6, расположенный ниже по потоку за выпускной стороной 10b первого рабочего колеса 10, направляющий аппарат 8, расположенный выше по потоку перед впускной стороной 11а второго рабочего колеса 11, U-образный поворотный канал 7, соединяющий диффузор 6 и направляющий аппарат 8, причем в направляющем аппарате 8 расположены статорные лопатки 15, предназначенные для направления текучей среды к входной стороне 11а второго рабочего колеса 11.
Направляющий аппарат 8 содержит первую часть 8а, расположенную ниже по потоку за поворотным каналом 7, и вторую часть 8b, расположенную непосредственно ниже по потоку за первой частью 8а. Первая часть 8а направляющего аппарата 8 ограничена первой и второй поверхностями 19, 20 на диафрагме 18. Первая и вторая поверхности 19, 20 расположены на расстоянии друг от друга в осевом направлении, параллельном оси Y вращения, причем первая поверхность 19 расположена ближе к первому рабочему колесу 10, чем вторая поверхность 20.
Вторая поверхность 20 проходит за пределы первой части 8а направляющего аппарата 8 таким образом, что она ограничивает также его вторую часть 8b.
Вторая часть 8b направляющего аппарата 8 ограничена второй поверхностью 20 диафрагмы 18 и третьей поверхностью 21, расположенной на задней стороне диска 23 первого колеса 10. Третья поверхность 21 примыкает к первой поверхности 19 диафрагмы 18 и расположена, в осевом направлении, на некотором расстоянии от второй поверхности 20. Третья поверхность 21 имеет такую форму, что она ограничивает вторую часть 8b направляющего аппарата, таким образом, внося вклад в направление текучей среды к впускной стороне 11а второго рабочего колеса 11.
Каждая статорная лопатка 15 содержит первую часть 15а, проходящую в первой части 8а направляющего аппарата 8 между первой и второй поверхностями 19, 20 диафрагмы 18. Каждая лопатка 15 дополнительно содержит вторую часть 15b, проходящую во второй части 8b направляющего аппарата 8 между второй поверхностью 20 диафрагмы 18 и третьей поверхностью 21 задней стороны 25 диска 23 рабочего колеса.
В зазоре 31 между первой и третьей поверхностями 19, 21 имеется лабиринтное уплотнение 30 для предотвращения протекания текучей среды от выпускной части 10b, 11b первого и второго колес 10, 11 непосредственно в соответствующий направляющий аппарат 8, без предварительного протекания через соответствующий диффузор 6 и поворотный канал 7. Уплотнение 30 имеет ту же функцию, что и уплотнение 130, описанное со ссылкой на традиционное решение, показанное на фиг. 1, то есть предназначено для предотвращения протечек от выпускной стороны 10b, 11b каждого колеса 10, 11 к соответствующему следующему колесу 11, 12.
Уплотнение 30 расположено между периферийной кромкой 13 диска 23 рабочего колеса и той частью 38 диафрагмы 18, которая проходит в осевом направлении между диффузором 6 и направляющим аппаратом 8 и в радиальном направлении между диском 23 и поворотным каналом 7.
Уплотнение 30 содержит уплотнительные зубцы, которые могут быть роторными, то есть изготовленными вместе с лопаточным диском, как показано на фиг. 2, или статорными, то есть установленными на части 38 диафрагмы 18.
В конструкции описанной выше турбомашины 1 вторая часть 8b направляющего аппарата 8 ограничена поверхностью рабочего колеса 10, при этом лопатки 15 частично проходят в части 8b.
Текучая среда, протекающая в диффузоре 6, направляется в первом радиальном направлении Х1 потока, ортогональном к оси Y вращения, а текучая среда, протекающая в аппарате 8, направляется во втором направлении Х2 потока, ориентированном в направлению к оси Y. При этом угол W между первым и вторым направлениями потока Х1, Х2 превышает 180°. Значение угла W находится, как правило, в диапазоне 185-210°.
Настоящее изобретение может быть также использовано применительно к центробежным детандерам.
В самом общем случае настоящее изобретение может быть использовано также в центробежных турбомашинах для сжимаемых и несжимаемых текучих сред, содержащих насосы и водные турбины.
Конструкция рабочих колес и диафрагм между рабочими колесами позволяет уменьшить до минимума размер диафрагмы вдоль оси путем удаления, в отношении традиционной многоступенчатой турбомашины (фиг. 1), той части диафрагмы, которая проходит между диском рабочего колеса и направляющим аппаратом ниже по потоку за рабочим колесом, другими словами, путем максимально возможного уменьшения той части 38 диафрагмы 18, на которой установлено лабиринтное уплотнение 30. Эта возможность обеспечивается путем использования задней стороны диска каждого рабочего колеса для ограничения части направляющего аппарата. Это позволяет уменьшить общий осевой участок турбомашины, в частности осевой участок А и В (фиг. 3). Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет достичь вышеуказанную цель и реализовать вышеуказанные преимущества.
Кроме этого, предлагаемое изобретение позволяет достичь дополнительных преимуществ. В частности, экспериментальные испытания показали положительное влияние на термодинамические и гидродинамические характеристики текучей среды, протекающей во второй части 8b направляющего аппарата в контакте с вращающейся поверхностью 21 каждого рабочего колеса. Вращение рабочего колеса вносит эффективный вклад в придание энергии текучей среде для предотвращения или задержки разделения текучей среды в направляющем аппарате. По вышеуказанной причине предлагаемое изобретение позволяет лучше направлять текучую среду к впускной стороне ступеней турбомашины, расположенных за первой ступенью, улучшая, таким образом, общую эффективность.
В данном описании используются примеры, включающие наилучший вариант выполнения, для раскрытия изобретения, а также для того, чтобы дать возможность любому специалисту практически использовать изобретение, включая изготовление и использование любых устройств или систем и осуществление любых связанных с ними способов. Патентоспособный объем изобретения ограничен пунктами формулы изобретения и может содержать другие примеры, которые возникают у специалистов в данной области техники. Подобные другие примеры находятся в пределах объема формулы изобретения, если они имеют конструктивные элементы, которые не отличаются от буквально описанных в формуле изобретения, или если они содержат эквивалентные конструктивные элементы с несущественными отличиями от буквально описанных в формуле изобретения.

Claims (8)

1. Многоступенчатая центробежная турбомашина (1), содержащая
- роторный узел (3), содержащий вал (4), на котором расположены по меньшей мере первое рабочее колесо (10) и второе рабочее колесо (11),
- статор (2), содержащий проход (5) для текучей среды, протекающей от выпускной стороны (10b) первого рабочего колеса (10) к впускной стороне (11а) второго рабочего колеса (11), причем указанный проход (5) содержит диффузор (6), расположенный ниже по потоку за выпускной стороной (10b) первого рабочего колеса (10), направляющий аппарат (8), расположенный выше по потоку перед впускной стороной (11а) второго рабочего колеса (11), и поворотный канал (7), соединяющий диффузор (6) и направляющий аппарат (8), причем в направляющем аппарате (8) расположены статорные лопатки (15) для направления текучей среды к впускной стороне (11а) второго рабочего колеса (11),
причем по меньшей мере часть (8b) направляющего аппарата (8) ограничена первым рабочим колесом (10), и статорные лопатки (15) проходят, по меньшей мере частично, в указанной части (8b) направляющего аппарата (8), и
при этом статор (2) содержит диафрагму (18), проходящую между первым и вторым рабочими колесами (10, 11), а направляющий аппарат (8) содержит первую часть (8а), расположенную ниже по потоку за поворотным каналом (7), и вторую часть (8b), расположенную непосредственно ниже по потоку за указанной первой частью (8а), причем первая часть (8а) направляющего аппарата (8) ограничена первой и второй поверхностями (19, 20), расположенными на диафрагме (18), и эти первая и вторая поверхности (19, 20) расположены на расстоянии друг от друга в осевом направлении, параллельном оси (Y) вращения вала (4), при этом вторая часть (8b) направляющего аппарата (8) ограничена второй поверхностью (20) диафрагмы (18) и третьей поверхностью (21), расположенной на первом рабочем колесе (10), причем третья поверхность (21) расположена смежно с первой поверхностью (19) и на расстоянии в осевом направлении от второй поверхности (20),
отличающаяся тем, что
каждая статорная лопатка (15) имеет
- первую часть (15а), проходящую в указанной первой части (8а) направляющего аппарата (8) между указанными первой и второй поверхностями (19, 20) диафрагмы (18), и
- вторую часть (15b), проходящую в указанной второй части (8b) направляющего аппарата (8) между указанными второй поверхностью (20) диафрагмы (18) и третьей поверхностью (21) первого рабочего колеса (10).
2. Многоступенчатая центробежная турбомашина (1) по п. 1, в которой каждое рабочее колесо (10, 11) содержит рабочие лопатки (22) и диск (23), имеющий переднюю сторону (24), на которой расположены рабочие лопатки (22), и заднюю сторону (25), которая расположена противоположно передней стороне (24) и на которой расположена указанная третья поверхность (21).
3. Многоступенчатая центробежная турбомашина (1) по п. 1, в которой в зазоре (31) между указанными первой и третьей поверхностями (19, 21) расположено уплотнение (30) для предотвращения протекания текучей среды от выпускной стороны (10b, 11b) каждого рабочего колеса (10, 11) непосредственно в соответствующий направляющий аппарат (8).
4. Многоступенчатая центробежная турбомашина (1) по п. 3, в которой диафрагма (18) содержит часть (38), проходящую в осевом направлении между диффузором (6) и направляющим аппаратом (8) и в радиальном направлении между диском (23) рабочего колеса и поворотным каналом (7) прохода (5), причем указанное уплотнение (30) расположено между указанной частью (38) диафрагмы и периферийной кромкой (13) диска (23) рабочего колеса.
5. Многоступенчатая центробежная турбомашина (1) по п. 4, в которой уплотнение (30) является лабиринтным.
6. Многоступенчатая центробежная турбомашина (1) по п. 1, в которой текучая среда, протекающая в диффузоре (6), направляется вдоль первого радиального направления (Х1) потока, проходящего ортогонально к оси (Y) вращения вала (4), а текучая среда, протекающая в направляющем аппарате (8), направляется вдоль второго направления (Х2) потока, ориентированного к оси (Y) вращения, причем угол (W) между первым и вторым направлениями потока (Х1, Х2) превышает 180°.
7. Рабочее колесо (10, 11) для многоступенчатой центробежной турбомашины (1), содержащей
- роторный узел (3), имеющий вал (4), на котором расположены по меньшей мере два рабочих колеса (10,11),
- статор (2), имеющий проход (5) для текучей среды, протекающей от выпускной стороны (10b) первого рабочего колеса (10) ко второму рабочему колесу (11), аналогичному первому рабочему колесу (10), причем проход (5) содержит диффузор (6), расположенный ниже по потоку за первым рабочим колесом (10), направляющий аппарат (8), расположенный выше по потоку перед вторым рабочим колесом (11) и предназначенный для направления потока во второе рабочее колесо (11), причем рабочее колесо (10, 11) содержит:
- рабочие лопатки (22) и
- диск (23), имеющий переднюю сторону (24), на которой расположены рабочие лопатки (22), и заднюю сторону (25), расположенную противоположно передней стороне (24) и выполненную с такой формой, чтобы ограничивать по меньшей мере часть направляющего аппарата (8) многоступенчатой центробежной турбомашины (1),
при этом статор (2) содержит диафрагму (18), проходящую между первым и вторым рабочими колесами (10, 11), а направляющий аппарат (8) содержит первую часть (8а), расположенную ниже по потоку за поворотным каналом (7), и вторую часть (8b), расположенную непосредственно ниже по потоку за указанной первой частью (8а), причем первая часть (8а) направляющего аппарата (8) ограничена первой и второй поверхностями (19, 20), расположенными на диафрагме (18), и эти первая и вторая поверхности (19, 20) расположены на расстоянии друг от друга в осевом направлении, параллельном оси (Y) вращения вала (4), при этом вторая часть (8b) направляющего аппарата (8) ограничена второй поверхностью (20) диафрагмы (18) и третьей поверхностью (21), расположенной на первом рабочем колесе (10), причем третья поверхность (21) расположена смежно с первой поверхностью (19) и на расстоянии в осевом направлении от второй поверхности (20),
отличающееся тем, что
каждая статорная лопатка (15) имеет
- первую часть (15а), проходящую в указанной первой части (8а) направляющего аппарата (8) между указанными первой и второй поверхностями (19, 20) диафрагмы (18), и
- вторую часть (15b), проходящую в указанной второй части (8b) направляющего аппарата (8) между указанными второй поверхностью (20) диафрагмы (18) и третьей поверхностью (21) первого рабочего колеса (10).
8. Рабочее колесо (10, 11) по п. 7, в котором его диск (23) имеет периферийную кромку (13), причем между указанной периферийной кромкой (13) и статором (2) многоступенчатой центробежной турбомашины (1) имеется уплотнение (30).
RU2013158435/06A 2011-07-21 2012-07-19 Многоступенчатая центробежная турбомашина RU2600482C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000027A ITCO20110027A1 (it) 2011-07-21 2011-07-21 Turbomacchina centrifuga multistadio
ITCO2011A000027 2011-07-21
PCT/EP2012/064232 WO2013011105A2 (en) 2011-07-21 2012-07-19 Multistage centrifugal turbomachine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013158435A RU2013158435A (ru) 2015-08-27
RU2600482C2 true RU2600482C2 (ru) 2016-10-20

Family

ID=44653415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013158435/06A RU2600482C2 (ru) 2011-07-21 2012-07-19 Многоступенчатая центробежная турбомашина

Country Status (12)

Country Link
US (1) US9568007B2 (ru)
EP (1) EP2734735B1 (ru)
JP (1) JP6087351B2 (ru)
KR (1) KR20140049543A (ru)
CN (1) CN103717903B (ru)
AU (1) AU2012285720A1 (ru)
BR (1) BR112014001330A2 (ru)
CA (1) CA2842022A1 (ru)
IT (1) ITCO20110027A1 (ru)
MX (1) MX2014000847A (ru)
RU (1) RU2600482C2 (ru)
WO (1) WO2013011105A2 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2749771B1 (en) * 2012-12-27 2020-04-22 Thermodyn Device for generating a dynamic axial thrust to balance the overall axial thrust of a radial rotating machine
NO335019B1 (no) 2013-01-04 2014-08-25 Typhonix As Sentrifugalpumpe med koalescerende virkning, fremgangsmåte for utforming eller endring dertil, samt anvendelse
JP6553360B2 (ja) * 2015-01-07 2019-07-31 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 電動送風機及びそれを搭載した電気掃除機
EP3334426A2 (en) * 2015-08-14 2018-06-20 Novartis AG Mdm2 inhibitors for treating uveal melanoma
US11022126B2 (en) 2016-03-28 2021-06-01 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation Rotary machine
JP6642189B2 (ja) 2016-03-29 2020-02-05 三菱重工コンプレッサ株式会社 遠心圧縮機
US10519951B2 (en) * 2017-01-03 2019-12-31 Hamilton Sundstrand Corporation Vane pump seal
CN114777348B (zh) * 2022-04-20 2023-05-26 山东香果冻干机械科技有限公司 一种冻干设备制冷系统及运行方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU754115A1 (ru) * 1977-03-18 1980-08-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Легкого И Текстильного Машиностроения Многоступенчатый центробежный компрессор
RU2140578C1 (ru) * 1996-10-29 1999-10-27 Маннесманн АГ. Турбокомпрессор

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1281478A (en) * 1917-08-24 1918-10-15 Frank L Antisell Centrifugal pump.
US2543923A (en) * 1948-04-13 1951-03-06 Ward T Mixsell Radial air compressor
US3265001A (en) * 1964-04-24 1966-08-09 Red Jacket Mfg Company Centrifugal pump
US4278399A (en) * 1979-06-21 1981-07-14 Kobe, Inc. Pumping stage for multi-stage centrifugal pump
JPS5685094U (ru) * 1979-12-05 1981-07-08
JPH0417762Y2 (ru) * 1985-06-19 1992-04-21
US5344285A (en) * 1993-10-04 1994-09-06 Ingersoll-Dresser Pump Company Centrifugal pump with monolithic diffuser and return vane channel ring member
US5362203A (en) * 1993-11-01 1994-11-08 Lamson Corporation Multiple stage centrifugal compressor
JPH07167086A (ja) 1993-12-13 1995-07-04 Kobe Steel Ltd 固気混合気用の遠心圧縮機
WO1996028662A1 (fr) * 1995-03-13 1996-09-19 Hitachi, Ltd. Machine hydraulique centrifuge
GB9526369D0 (en) * 1995-12-22 1996-02-21 Weir Pumps Ltd Improved multistage pumps and compressors
US5752803A (en) * 1996-03-27 1998-05-19 Goulds Pumps, Incorporated High pressure centrifugal slurry pump
JPH10205485A (ja) 1997-01-22 1998-08-04 Hitachi Ltd 遠心圧縮機
JP2003013883A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Nikkiso Co Ltd 遠心ポンプ
JP2003322098A (ja) 2002-02-26 2003-11-14 Hitachi Ltd 一軸多段ポンプ
JP4802786B2 (ja) 2006-03-20 2011-10-26 株式会社日立プラントテクノロジー 遠心形ターボ機械
IT1397705B1 (it) * 2009-07-15 2013-01-24 Nuovo Pignone Spa Metodo di produzione di uno strato di rivestimento per un componente di una turbomacchina, il componente stesso e la relativa macchina

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU754115A1 (ru) * 1977-03-18 1980-08-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Легкого И Текстильного Машиностроения Многоступенчатый центробежный компрессор
RU2140578C1 (ru) * 1996-10-29 1999-10-27 Маннесманн АГ. Турбокомпрессор

Also Published As

Publication number Publication date
US20140133959A1 (en) 2014-05-15
AU2012285720A1 (en) 2014-01-30
KR20140049543A (ko) 2014-04-25
WO2013011105A3 (en) 2013-03-07
CA2842022A1 (en) 2013-01-24
EP2734735A2 (en) 2014-05-28
WO2013011105A2 (en) 2013-01-24
BR112014001330A2 (pt) 2017-02-21
CN103717903B (zh) 2017-05-31
RU2013158435A (ru) 2015-08-27
JP6087351B2 (ja) 2017-03-01
EP2734735B1 (en) 2019-09-25
ITCO20110027A1 (it) 2013-01-22
MX2014000847A (es) 2014-10-24
US9568007B2 (en) 2017-02-14
CN103717903A (zh) 2014-04-09
JP2014521016A (ja) 2014-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2600482C2 (ru) Многоступенчатая центробежная турбомашина
RU2601909C2 (ru) Центробежное рабочее колесо и турбомашина
RU2616428C2 (ru) Лабиринтное уплотнение со спиральной и смешанной спирально-цилиндрической конфигурацией с высокой демпфирующей способностью
US10634157B2 (en) Centrifugal compressor impeller with non-linear leading edge and associated design method
RU2581686C2 (ru) Радиальная диффузорная лопатка для центробежных компрессоров
US20160281732A1 (en) Impeller with offset splitter blades
EP1926915B1 (en) Stationary seal ring for a centrifugal compressor
JP6225092B2 (ja) ラビリンスシール、遠心圧縮機及び過給機
US10221858B2 (en) Impeller blade morphology
US10584709B2 (en) Electrically heated balance piston seal
KR20120115336A (ko) 축방향 오프셋을 갖는 마모성 시일
US20160281727A1 (en) Apparatus, system, and method for compressing a process fluid
RU2669425C2 (ru) Рабочее колесо центробежного компрессора с лопатками, имеющими S-образную заднюю кромку
JP2019094902A (ja) 遠心圧縮機及びターボチャージャー
WO2016160393A1 (en) Diffuser having multiple rows of diffuser vanes with different solidity
WO2018155546A1 (ja) 遠心圧縮機
US11047393B1 (en) Multi-stage centrifugal compressor, casing, and return vane
JP2021089072A (ja) ジャーナル及びスラスト気体軸受

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20220426