專利名稱：多級(jí)壓縮機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其中獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的壓縮級(jí)運(yùn)用了連接有中間冷卻 器的若干離心式壓縮機(jī)，從而使得出口位于與壓縮機(jī)入口的相對(duì)側(cè)，并且若干個(gè)將中間冷 卻器連接到所述壓縮級(jí)的導(dǎo)管呈一種串列式關(guān)系以抑制壓縮級(jí)之間的壓降形成。更特別 地，本發(fā)明涉及這樣一種壓縮機(jī)裝置，其中所述導(dǎo)管合并有如此配置的錐形轉(zhuǎn)換部分其使 得流動(dòng)速度朝著所述中間冷卻器逐漸減小、并從所述中間冷卻器到接下來(lái)的隨后接連著的 壓縮級(jí)逐漸增加。
背景技術(shù)：
在許多不同類型的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，為了多種目的而對(duì)氣體進(jìn)行壓縮。例如， 在空氣分離設(shè)備中，空氣被壓縮，冷卻并引導(dǎo)進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)分裂蒸餾塔中。在液化器中， 氣體被壓縮且充分冷卻成液體。存在著許多在其中氣體被壓縮的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的例 子。在任一設(shè)備中，雖然單個(gè)壓縮級(jí)可用于對(duì)氣體進(jìn)行壓縮，但更典型地，氣體在多 個(gè)、連續(xù)的壓縮級(jí)中被壓縮。這樣的原因是由于當(dāng)氣體被壓縮時(shí)，其溫度升高。該升高的 氣體溫度需要增加動(dòng)力來(lái)壓縮氣體。在典型的運(yùn)用單獨(dú)壓縮級(jí)的壓縮機(jī)裝置中，每個(gè)壓縮 級(jí)利用離心式壓縮機(jī)，在該壓縮機(jī)中通過(guò)入口進(jìn)入壓縮機(jī)的氣體被分配到葉片壓縮機(jī)滾輪 中，該滾輪旋轉(zhuǎn)以加速該氣體從而把旋轉(zhuǎn)的能量傳給所述氣體。這種能量的增加伴隨著速 度的增加和壓力的升高。所述壓力在葉片或無(wú)葉片擴(kuò)散器中得到恢復(fù)，所述擴(kuò)散器圍繞壓 縮機(jī)滾輪并且起作用以減小所述氣體的速度、從而增加所述壓縮氣體的氣體壓力。所述壓 縮氣體由一終止于壓縮機(jī)出口中的類似螺旋形構(gòu)造的渦殼(volute)排出。所述氣體因此 以與將要被壓縮的引入氣體成直角的形式從所述出口排出。由于該氣體已被壓縮，其溫度也已增加。該經(jīng)加熱的壓縮氣體在壓縮級(jí)之間通過(guò) 中間冷卻器冷卻，在所述中間冷卻器中，所述加熱的壓縮氣體通過(guò)與冷卻劑(例如空氣或 水)的間接熱交換而得以冷卻。典型地，上面描述的多級(jí)壓縮機(jī)裝置由一種具有(用來(lái)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)齒輪的)電動(dòng)機(jī) 的普通齒輪箱驅(qū)動(dòng)，該從動(dòng)齒輪繼而對(duì)若干連接到使壓縮機(jī)滾輪旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)軸桿上的小 齒輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。由于氣體被逐級(jí)壓縮，每個(gè)壓縮機(jī)小齒輪能以不同的速度和扭矩旋轉(zhuǎn)，該速 度和扭矩關(guān)系到將要在特別的壓縮級(jí)中在該小齒輪上完成的壓力增加。這種布置在空氣分 離設(shè)備中特別有利，在所述空氣分離設(shè)備中，對(duì)于普通設(shè)備設(shè)計(jì)而言理想的是與可用于滿 足特殊設(shè)備生產(chǎn)需要的不同齒輪布置一同使用。另外，由于空氣分離設(shè)備需要由透平膨脹 機(jī)所產(chǎn)生的冷卻，膨脹行為可通過(guò)在所述透平膨脹機(jī)與所述從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)而得以輕 易地恢復(fù)。這樣的布置的不足在于由于壓縮級(jí)圍繞所述從動(dòng)齒輪布設(shè)，則將所述壓縮級(jí)連 接到中間冷卻器的管道或?qū)Ч芸勺兊檬值膹?fù)雜。導(dǎo)管中的每次彎曲導(dǎo)致壓降，這是由于 流體中由彎道內(nèi)氣體方向的改變而引起的紊亂所導(dǎo)致的。另外，所述導(dǎo)管直接通向中間冷 卻器，在導(dǎo)管到中間冷卻器的連接處得到了流動(dòng)面積的快速增加。這種流動(dòng)面積的快速增加同樣導(dǎo)致壓降，這是由于引入到該流動(dòng)中的所得到的紊亂而導(dǎo)致的。同樣，流動(dòng)中的錯(cuò)誤 分配可發(fā)生在中間冷卻器中，從而使得不是所有的熱交換通道都得以有效地利用。上面討論的布置的另一缺點(diǎn)在于在用于容納從動(dòng)齒輪和小齒輪的齒輪箱中有不 可逆的熱量損失。另外，由于所述扭矩在傳動(dòng)布置中傳遞，對(duì)于傳動(dòng)齒的尺寸有特定的機(jī)械 要求，這導(dǎo)致該小齒輪的尺寸受到限制，并且因此每個(gè)壓縮級(jí)中可產(chǎn)生的速度受到限制。這 些限制通過(guò)運(yùn)用變速電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)每個(gè)壓縮級(jí)來(lái)加以克服。這樣的例子在美國(guó)專利申請(qǐng) NO. 2007/0189905中示出，該專利申請(qǐng)專門(mén)設(shè)計(jì)用以克服上面直接討論的限制。然而，在這 個(gè)專利申請(qǐng)中，沒(méi)有正確評(píng)價(jià)由于中間冷卻器與壓縮級(jí)的連接而會(huì)引起的壓降。如將要討論的，本發(fā)明提供一種壓縮機(jī)裝置，該裝置利用了離心式壓縮機(jī)和級(jí)間 冷卻，在該裝置中每個(gè)壓縮機(jī)都被獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)，并且以合并了壓縮級(jí)之間的低壓降連接、并 合并到位于壓縮級(jí)之間的中間冷卻器的方式而定位。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明，一方面，提供一種多級(jí)壓縮機(jī)裝置，該裝置包括兩個(gè)壓縮級(jí)用來(lái)壓縮氣 體、和一種位于該兩個(gè)壓縮級(jí)之間的用于去除來(lái)自所述壓縮級(jí)之間的氣體的壓縮熱量的中 間冷卻器。所述每個(gè)壓縮級(jí)各自包括一種離心式壓縮機(jī)、和一種構(gòu)造用以獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)該兩 個(gè)壓縮級(jí)中每一個(gè)的離心式壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，該離心式壓縮機(jī)具有由渦殼圍繞的入口、且 該渦殼具有出口，該出口取向?yàn)榕c所述入口成直角而排放出壓縮氣體。一入口導(dǎo)管將所述 兩個(gè)壓縮級(jí)中的一個(gè)的出口連接到所述中間冷卻器上，且一出口導(dǎo)管將所述中間冷卻器連 接到所述兩個(gè)壓縮級(jí)中的另一個(gè)的入口。所述兩個(gè)壓縮級(jí)中的一個(gè)的出口位于基本上與所 述兩個(gè)壓縮級(jí)中的另一個(gè)的入口相反的位置，從而使得所述入口導(dǎo)管和所述出口導(dǎo)管成串 列關(guān)系以抑制入口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管中的壓降。進(jìn)一步，所述出口導(dǎo)管和所述出口導(dǎo)管中的 每一個(gè)都具有錐形轉(zhuǎn)換部分，錐形轉(zhuǎn)換部分在入口導(dǎo)管中具有漸趨增加的橫剖面積、以及 在出口導(dǎo)管中具有漸趨減少的橫剖面積，從而使得流速在入口導(dǎo)管中逐漸減小以及在出口 導(dǎo)管中逐漸增加，以更進(jìn)一步抑制在入口導(dǎo)管與中間冷卻器以及在出口導(dǎo)管與中間冷卻器 之間的連接處的壓降。在另一方面，本發(fā)明提供一種包括多個(gè)壓縮級(jí)的多級(jí)壓縮機(jī)裝置，包括至少四個(gè) 壓縮級(jí)用以壓縮氣體、及位于所述壓縮級(jí)之間以消除壓縮級(jí)間的壓縮氣體熱量的中間冷卻 器。每個(gè)壓縮級(jí)包括一種離心式壓縮機(jī)、和一種被構(gòu)造用以獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)每個(gè)壓縮級(jí)的離心 式壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)器。所述離心式壓縮機(jī)具有由渦殼包圍的入口且該渦殼具有出口，出口取 向成以與所述入口成直角的形式排放出壓縮氣體。成對(duì)導(dǎo)管將所述中間冷卻器連接到所述 壓縮級(jí)上。一種后冷卻器連接到所述壓縮級(jí)的終端，并且成對(duì)的導(dǎo)管中的至少一個(gè)在尺寸 上比成對(duì)的導(dǎo)管中的至少另一個(gè)相鄰一對(duì)更長(zhǎng)，且所有的壓縮級(jí)，中間冷卻器和后冷卻器 都基本位于共同的平面內(nèi)從而使得所述壓縮級(jí)，中間冷卻器和后冷卻器以螺旋狀構(gòu)造而布 置?？蛇x的，所述壓縮級(jí)可在至少兩個(gè)級(jí)別上以螺旋狀構(gòu)造進(jìn)行布置。所述螺旋狀構(gòu) 造可通過(guò)定向每個(gè)壓縮級(jí)的渦殼來(lái)產(chǎn)生，從而使其出口位于入口上方。在另一選擇中，四個(gè) 壓縮級(jí)可在垂直平面中布置，從而使得第二和第三壓縮級(jí)分別位于第一和第四壓縮級(jí)的上 方。
前述裝置的任意一種可在沒(méi)有錐形轉(zhuǎn)換部分的情形下應(yīng)用，該錐形轉(zhuǎn)換部分把壓 縮級(jí)連接到中間冷卻器。然而，成對(duì)導(dǎo)管中的每一個(gè)可包括一種與之前壓縮級(jí)的出口相連 接的入口導(dǎo)管、和一種與之后壓縮級(jí)的入口相連接的出口導(dǎo)管。所述入口導(dǎo)管和所述出口 導(dǎo)管可具有錐形轉(zhuǎn)換部分，錐形轉(zhuǎn)換部分在入口導(dǎo)管中具有漸趨增加的橫剖面積、以及在 出口導(dǎo)管中具有漸趨減少的橫剖面積，從而使得在入口導(dǎo)管中流速逐漸減小以及在出口導(dǎo) 管中逐漸增加，用以更進(jìn)一步抑制由于在入口導(dǎo)管與中間冷卻器以及出口導(dǎo)管與中間冷卻 器之間的連接處的壓降。在本發(fā)明的任一實(shí)施例中，所述中間冷卻器可具有盒子狀的殼體，所述殼體封閉 著一通道，該通道通過(guò)中間冷卻器將來(lái)自所述兩個(gè)壓縮級(jí)中的一個(gè)中所產(chǎn)生的壓縮氣體的 壓縮熱量間接地交換到循環(huán)穿過(guò)該中間冷卻器的冷卻劑。每個(gè)錐形轉(zhuǎn)換部分能在入口導(dǎo)管 到中間冷卻器以及出口導(dǎo)管和中間冷卻器的連接處呈終止于矩形橫剖面的多面體的形式。另外，在本發(fā)明的任一實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)器可為電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)可具有直 接聯(lián)接到所述壓縮機(jī)上的軸桿，且所述電動(dòng)機(jī)可構(gòu)造為使得其速度能由速度控制器加以控 制。這種電動(dòng)機(jī)可為永磁電動(dòng)機(jī)。
當(dāng)說(shuō)明書(shū)以權(quán)利要求作為結(jié)束(該權(quán)利要求清楚地指出了申請(qǐng)人所視作的本申 請(qǐng)發(fā)明的主題)時(shí)，應(yīng)相信本發(fā)明在結(jié)合附圖時(shí)將會(huì)得以更好地理解。附圖中圖1為本發(fā)明的一實(shí)施例的放大透視圖；圖2為沿著圖1的線2-2的圖1的剖面視圖；圖3為沿著圖2的線3-3的圖2的剖面視圖；圖4為本發(fā)明的一可選實(shí)施例的透視圖；圖5為圖4的背視圖；和圖6為本發(fā)明另一可選實(shí)施例的透視圖。具有相同說(shuō)明的附圖標(biāo)記已在圖中重復(fù)以避免在接下來(lái)的討論中重復(fù)解釋。
具體實(shí)施例方式參考圖1，圖示出了依據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)布置1，其被設(shè)計(jì)為用來(lái)壓縮氣流10且因 此產(chǎn)生壓縮氣流12。氣流10在壓縮氣流12生產(chǎn)過(guò)程中在四個(gè)壓縮級(jí)14、16、18和20中得 以被壓縮。所述四個(gè)壓縮級(jí)14、16、18和20中的每個(gè)都具備一種離心式壓縮機(jī)22，該離心式 壓縮機(jī)22是具有入口 24、渦殼26和出口 28的公知設(shè)計(jì)的離心式壓縮機(jī)。每個(gè)壓縮機(jī)22 可彼此不同，由于它們可各自合并一種設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)專門(mén)構(gòu)造為產(chǎn)生所需壓力增加和空氣 動(dòng)力效果、以在本領(lǐng)域用公知的方式達(dá)到最大的效率。例如，每個(gè)在后的壓縮級(jí)由于流體密 度的增加而實(shí)際上可導(dǎo)致其在物理尺度上是較小的。如示出的，每個(gè)出口 28以與所述入口 成直角的形式排放出經(jīng)壓縮過(guò)的氣體到下一個(gè)隨后的壓縮級(jí)。例如，氣流10進(jìn)入壓縮級(jí)14 的入口 24，并從與壓縮級(jí)14的入口 24成直角的出口 28而被排放到下一個(gè)隨后的壓縮級(jí) 16的入口 24。所述每個(gè)壓縮級(jí)14、16、18和20都通過(guò)驅(qū)動(dòng)器30獨(dú)立地得以驅(qū)動(dòng)。每個(gè)驅(qū) 動(dòng)器30優(yōu)選的是永磁設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)，其能夠通過(guò)變速控制器加以控制。每個(gè)壓縮級(jí)14、16、18和20都通過(guò)螺紋連接器(例如螺釘)而連接到支撐件32。每個(gè)支撐件繼而連接到混凝 土板面或板層2。要注意的是，每個(gè)所述壓縮級(jí)14、16、18和20能以本領(lǐng)域公知的方式設(shè)計(jì)。例如， 每個(gè)這種壓縮級(jí)用來(lái)增加氣流10的壓力，且這樣，壓縮級(jí)14是第一壓縮級(jí)，壓縮級(jí)16是第 二壓縮級(jí)，壓縮級(jí)18是第三壓縮級(jí)以及壓縮級(jí)20是第四壓縮級(jí)。本發(fā)明涵蓋了具有至少 兩個(gè)壓縮級(jí)的壓縮機(jī)布置；且也包括了，大于四個(gè)這樣的壓縮級(jí)。每個(gè)壓縮級(jí)設(shè)計(jì)用于壓 力的增加和在特殊的壓縮級(jí)中所需的流動(dòng)。在該設(shè)計(jì)中提供了更多的范圍，這是考慮到設(shè) 計(jì)者給出了這樣一事實(shí)優(yōu)選地，對(duì)于一種特殊的壓縮級(jí)，可獨(dú)立地控制驅(qū)動(dòng)器30的速度。 同樣，如上面指出的，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器都可為電動(dòng)機(jī)且特別是，直接聯(lián)接到壓縮機(jī)上的永磁電動(dòng) 機(jī)。但正要說(shuō)的是，包含著泵、，流體電動(dòng)機(jī)和蒸汽輪機(jī)的流體驅(qū)動(dòng)有可能替代這種電動(dòng)機(jī)。 另外，其他類型的電動(dòng)機(jī)也是可能的，例如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，且通常而言，會(huì)以一固定的速度運(yùn) 行、且通過(guò)齒輪箱傳動(dòng)到該特定的壓縮級(jí)的那種電動(dòng)機(jī)。然而這樣一種布置不會(huì)是優(yōu)選的， 這是考慮到在齒輪箱中附帶的不可逆的損失、以及在壓縮級(jí)中有所降低的設(shè)計(jì)自由(其原 本將會(huì)通過(guò)利用變速的永磁電動(dòng)機(jī)而獲得)，該永磁電動(dòng)機(jī)可合并有磁體支撐以降低在這 樣的設(shè)備中的不可逆的熱量損失。在壓縮級(jí)14和16之間，安置中間冷卻器34以排除由壓縮級(jí)14的氣流10的壓縮 所產(chǎn)生的壓縮熱量。類似地，在壓縮級(jí)16和18之間，安置中間冷卻器36以排除由壓縮級(jí) 16的氣流10的壓縮所產(chǎn)生的壓縮熱量；且在壓縮級(jí)18和20之間提供一中間冷卻器38以 排除由壓縮級(jí)18產(chǎn)生的壓縮熱量。一種后冷卻器40設(shè)置在壓縮級(jí)20之后以排除由壓縮 級(jí)20產(chǎn)生的壓縮熱量，且這樣的后冷卻器具有與中間冷卻器34、36和38相同的設(shè)計(jì)。在 這點(diǎn)上，對(duì)于該后冷卻器存在其他可能性，例如直接流體接觸裝置沒(méi)必要以與后冷卻器40 相同的方式構(gòu)造。另外，所述中間冷卻器34、36和38以及后冷卻器40中的每個(gè)的盒子狀 的構(gòu)造都是出于示例性目的闡述的，僅僅因?yàn)槠渌麡?gòu)造也有可能用于這樣的裝置中，例如， 圓筒。所述中間冷卻器34、36和38以及后冷卻器40中的每個(gè)都由支撐件42和44加以支 承，支撐件42和44繼而連接到混凝土板面2。所述中間冷卻器34、36和38中的每個(gè)都連接在以下壓縮級(jí)之間壓縮級(jí)14、16 ； 壓縮級(jí)16、18 ；和壓縮級(jí)18、20之間，分別通過(guò)成對(duì)的入口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管46和48而實(shí)現(xiàn) 連接。用于每個(gè)壓縮級(jí)的導(dǎo)管46和48可合并一種專門(mén)用于一壓縮級(jí)的設(shè)計(jì)。例如，管子 的尺寸可在隨后的更高壓力級(jí)中縮小。每對(duì)入口導(dǎo)管46和出口導(dǎo)管48分別由入口部分50 和出口部分52以及入口轉(zhuǎn)換部分54和出口轉(zhuǎn)換部分56形成。每個(gè)入口部分50在其與出 口 28的連接處都具有圓形的橫剖面、且在其與入口轉(zhuǎn)換部分54的連接處具有矩形橫剖面。 類似地，每個(gè)出口部分52在其與出口轉(zhuǎn)換部分56的連接處具有矩形橫剖面、以及在其與入 口 24的連接處具有圓形橫剖面。所述壓縮級(jí)14、16、18和20被安置成使得每個(gè)出口 26定 位成對(duì)著壓縮級(jí)的入口 24。例如，壓縮級(jí)14的出口 28定位成對(duì)著下一個(gè)在后壓縮級(jí)16的 入口 24。這就允許成對(duì)入口導(dǎo)管46和出口導(dǎo)管48成串列關(guān)系、或基本上成串列關(guān)系，以防 止原本將會(huì)在現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的由管道的彎曲和肘部分所產(chǎn)生的壓降。應(yīng)注意的是，氣流 是通過(guò)管網(wǎng)被引入到壓縮級(jí)14的入口 24內(nèi)，所述管網(wǎng)應(yīng)用在使用壓縮布置1的設(shè)備中，其 中例示了管49。除了前述的之外，壓降也可通過(guò)提供入口轉(zhuǎn)換部分54和出口轉(zhuǎn)換部分56而降低。每個(gè)入口部分54設(shè)計(jì)成使得其橫剖面面積從壓縮級(jí)14、16、和18的出口 28朝著它們各自 連接的中間冷卻器34、36和38而增加，從而優(yōu)選地，所述入口部分54的橫剖面在它們與中 間冷卻器34、36和38的連接處匹配。每個(gè)出口部分56都設(shè)計(jì)為使得其橫剖面面積從中間 冷卻器34、36和38朝著它們各自連接的壓縮級(jí)16、18和20而降低。此外，優(yōu)選地，所述出 口部分56的橫剖面在它們與中間冷卻器34、36和38的連接處是相等的。以這種方式，流 動(dòng)的速度隨著中間冷卻器34、36和38的接近而逐漸減??；以及隨著壓縮級(jí)16、18和20的 入口的接近，流動(dòng)的速度逐漸增加，以防止在氣體流入中間冷卻器34、36和38時(shí)、和從中 間冷卻器34、36和38流動(dòng)時(shí)、以及就此而言流入和從后冷卻器流動(dòng)時(shí)，原本會(huì)由流動(dòng)面積 的突然增加或降低而導(dǎo)致的將紊流引入到壓縮氣體的流動(dòng)中。雖然沒(méi)有例示出，但所述入 口部分54和出口部分56的內(nèi)部可具有葉片以更進(jìn)一步抑制由紊流導(dǎo)致的壓力損失。如之前所提到的，后冷卻器40具有與中間冷卻器34、36和38相同的概念設(shè)計(jì)。同 樣，它也具有成對(duì)的入口導(dǎo)管46和出口導(dǎo)管48，所述導(dǎo)管分別由入口部分50和出口部分 52以及入口轉(zhuǎn)換部分54和出口轉(zhuǎn)換部分56形成以防止紊流引入到壓縮氣流中。同樣，上 面與中間冷卻器34、36和38相關(guān)的討論同等地適用于后冷卻器40，且與后冷卻器40相關(guān) 的入口部分46和出口部分48以及轉(zhuǎn)換部分54和56同等地適用。參考圖2，中間冷卻器38作為示例性目的闡述。中間冷卻器34和36和后冷卻器 40為相同設(shè)計(jì)且接下來(lái)的討論同等地適用于這種部件。中間冷卻器38具有盒子狀的殼體 60。當(dāng)將要被壓縮的氣體為壓縮空氣的情況下，冷卻劑流體可為水，冷卻流體允許通過(guò)帶凸 緣的入口 64進(jìn)入到入口充氣腔(plenum) 62中。入口充氣腔62具有擋板66和68。擋板 66約束著冷卻劑流體在箭頭“A”方向上流動(dòng)穿過(guò)通道70，然后進(jìn)入具有擋板74的背腔72 中以使得所述流體倒轉(zhuǎn)方向并流動(dòng)穿過(guò)通道76。所述流體在入口腔62內(nèi)顛倒方向然后流 動(dòng)穿過(guò)通道78并在擋板74的另一側(cè)上進(jìn)入到背腔72內(nèi)。所述流體接著再一次顛倒方向 并流入通道80內(nèi)并由于擋板68而進(jìn)入到入口腔中。所述流體在箭頭“B”方向上從帶有凸 緣的出口 82中排出。附帶參考圖3，壓縮氣體以與冷卻流體交叉流動(dòng)的方式在箭頭C方向 上流動(dòng)進(jìn)入帶散熱片通道84，從而間接地與交叉流動(dòng)的冷卻液體進(jìn)行熱交換。如從圖中明 顯得出的，中間冷卻器38可由常規(guī)的銅焊鋁散熱片熱交換器結(jié)構(gòu)制成。在這點(diǎn)上，中間冷 卻器38通過(guò)頂部和底部板83和85分別密封在頂部和底部處。如從圖1-3中很明顯的是，可以看到入口和出口轉(zhuǎn)換部分54和56由四個(gè)側(cè)面的 多面體形成，該多面體具有與截頭錐形相似的構(gòu)造。在這點(diǎn)上，如果中間冷卻器34具有一 圓筒形殼體結(jié)構(gòu)來(lái)代替所闡示的盒子狀的構(gòu)造，那么入口和出口部分54和56事實(shí)上將會(huì) 是錐形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有圓形橫剖面來(lái)代替應(yīng)用于入口和出口轉(zhuǎn)換部分54和56的、與通道 84的剖面相匹配的矩形剖面，流體能均勻地分配到通道84中，其解決了在現(xiàn)有技術(shù)的中間 冷卻器中存在的可見(jiàn)的分配不均的問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)的中間冷卻器中，在所述入口和出口與 中間冷卻器的連接處存在著橫剖面積突然的增加。再次參考圖1，可以看到壓縮級(jí)18和20之間的成對(duì)入口和出口導(dǎo)管46和48也 具有延長(zhǎng)部分86和88，從而使得成對(duì)的入口和出口導(dǎo)管46和48尺寸長(zhǎng)于與壓縮級(jí)14和 16以及16和18和后冷卻器40相關(guān)聯(lián)的成對(duì)的入口導(dǎo)管46和48。這就允許壓縮機(jī)布置 1可以是螺旋狀結(jié)構(gòu)，以使得第四壓縮級(jí)20向外與第一壓縮級(jí)14隔開(kāi)、且所述第一壓縮級(jí) 不干涉與后冷卻器40相關(guān)聯(lián)的出口導(dǎo)管48以及不干涉到管網(wǎng)，該管網(wǎng)用在使用了壓縮布置1的設(shè)備中，其中舉例了管90。這樣就有必要給出壓縮機(jī)布置1的直線構(gòu)造。在這點(diǎn)上， 延長(zhǎng)部分86和88可放置在兩個(gè)壓縮級(jí)14、16 ； 16、18 ；和18,20中的任一組之間。此外，如 果需要多于四個(gè)壓縮級(jí)時(shí)，所述壓縮級(jí)可圍繞壓縮機(jī)布置1中舉例說(shuō)明的這些而螺旋。其它構(gòu)造也是有可能的。例如參考圖4和圖5，例示了多級(jí)壓縮機(jī)裝置1’，其中壓 縮級(jí)以螺旋結(jié)構(gòu)排列以提供兩個(gè)或多個(gè)壓縮級(jí)等級(jí)。在這點(diǎn)上，參考圖1，如描述以及舉例 說(shuō)明的，氣流10在壓縮級(jí)14、16、18和20中受壓縮，伴隨著的是借助于中間冷卻器34、36和 38而進(jìn)行中間級(jí)熱量排除。另外，壓縮級(jí)20排放壓縮氣體到中間冷卻器100并繼而到壓縮 級(jí)92。在圖1所示的實(shí)施例中，要記起的是壓縮級(jí)20排放壓縮氣體到后冷卻器40。壓縮 氣體從壓縮級(jí)92排放到中間冷卻器102，接著到壓縮級(jí)94、以及后冷卻器104以產(chǎn)生壓縮 氣流12’，該壓縮氣流以比在多級(jí)壓縮機(jī)裝置1’中產(chǎn)生的壓縮氣流12更高的壓力從管96 中排出。對(duì)壓縮級(jí)92和94，中間冷卻器100和102以及后冷卻器104的說(shuō)明分別與上面對(duì) 壓縮級(jí)14至20，中間冷卻器34至38和后冷卻器40所闡明的相同。因此，相應(yīng)部件的附圖 標(biāo)記已從圖4和圖5中刪除掉，以便于解釋。然而壓縮級(jí)92和94將會(huì)設(shè)計(jì)用于特殊的壓 力增加、以及對(duì)于這些壓縮級(jí)而言預(yù)期的流率。特別參考圖5，多級(jí)壓縮機(jī)裝置的螺旋結(jié)構(gòu)是通過(guò)合適地將所述渦殼26定向成與 入口 24反向、和在連續(xù)壓縮級(jí)的上升中生成一微小的升高來(lái)產(chǎn)生的。例如，與壓縮級(jí)18相 關(guān)聯(lián)的渦殼26定位成使得其所關(guān)聯(lián)著的出口 28位于與這些壓縮級(jí)相關(guān)聯(lián)的出口 24的上 方。在圖1中，與壓縮級(jí)18相關(guān)聯(lián)的渦殼26安裝到其關(guān)聯(lián)著的壓縮機(jī)22，從而在圖4中從 其位置旋轉(zhuǎn)360°。與多級(jí)壓縮機(jī)裝置1’的全部壓縮級(jí)相關(guān)聯(lián)的渦殼26以類似方式安裝。 結(jié)果，由于入口 24居中地位于每個(gè)渦殼24中，壓縮級(jí)16增加的高度的量值等于渦殼26的 入口 24與出口 28之間的距離。這同樣適用于其它跟隨著壓縮級(jí)16的所有的壓縮級(jí)，從而 使得壓縮級(jí)92和94分別位于壓縮級(jí)14、16的上方，且其通過(guò)將支撐件32’安裝到與壓縮 級(jí)14和16關(guān)聯(lián)著的支撐件32上而進(jìn)行安裝。提出另一種方式，在壓縮機(jī)裝置1’內(nèi)所設(shè) 置的螺旋結(jié)構(gòu)是通過(guò)將渦殼26定向成使得出口 28位于入口 24上方而產(chǎn)生的。另一種可 能是以一微小的角度來(lái)定位該渦殼26 ；且如果有必要，圍繞著壓縮級(jí)的螺旋結(jié)構(gòu)而稍微增 加入口和出口導(dǎo)管的長(zhǎng)度。這在渦殼具有過(guò)小的直徑以致于不能在壓縮級(jí)的高度上產(chǎn)生必 要的升高的位置處可能是必要的。參考圖6，舉例說(shuō)明多級(jí)壓縮機(jī)裝置1”，其中第二和第三壓縮級(jí)16和18位于第一 和第四壓縮級(jí)14和20的上方從而使得壓縮級(jí)14、16、18和20都位于與水平垂直的平面上。 另外，由于以上已經(jīng)充分描述了入口和出口導(dǎo)管46、47以及中間冷卻器34、36和38和后冷 卻器40，則表示其各相應(yīng)部件的參考標(biāo)記未包括在該圖中，由于類似的在上面已經(jīng)充分加 以描述。這種類型的結(jié)構(gòu)具有狹窄的覆蓋區(qū)域，而這種覆蓋區(qū)域可能在考慮到一種采用多 級(jí)壓縮機(jī)裝置1”的設(shè)施的其他裝置的情況下而言是必要的。如可理解到的，附加的壓縮級(jí) 可沿著所述的四個(gè)壓縮級(jí)的側(cè)面提供，這是通過(guò)運(yùn)用后冷卻器40作為中間冷卻器(該中間 冷卻器與平面成直角而定位)、且接著在另一平行縱向平面上定位其他壓縮級(jí)而實(shí)現(xiàn)的。壓 縮級(jí)14和后冷卻器40分別通過(guò)支撐件22和42和44而安裝到混凝土板面3上。其他壓 縮級(jí)借助于連接到中間冷卻器36上的支撐件106和108而安裝。支撐件106和108通過(guò) 橫向元件110和112連接。應(yīng)注意，壓縮級(jí)16、18和20也可通過(guò)分別的支撐元件而安裝到 與混凝土板面3鄰近的一壁上。
要注意的是，多級(jí)壓縮機(jī)裝置1、1’、1”可在無(wú)需分別具有轉(zhuǎn)換部分54和56的入 口導(dǎo)管46和出口導(dǎo)管48存在的情況下使用。因而，可以理解的是，這種裝置的壓降和這種 設(shè)備因此的能量消耗在這樣的裝置中將會(huì)較大。當(dāng)本發(fā)明已參考優(yōu)選實(shí)施例描述時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的是，在不脫離如附 權(quán)利要求所確立的本發(fā)明的精神和范圍情況下可做出許多變化和省略。
權(quán)利要求
一種多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其包括兩個(gè)用于對(duì)氣體進(jìn)行壓縮的壓縮級(jí)和一種中間冷卻器，中間冷卻器定位在所述兩個(gè)壓縮級(jí)之間以排除來(lái)自所述兩個(gè)壓縮級(jí)之間的氣體的壓縮熱量；所述兩個(gè)壓縮級(jí)中的每一個(gè)都包括一種離心式壓縮機(jī)和一種驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器構(gòu)造成用以獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)壓縮級(jí)中的每一個(gè)的離心式壓縮機(jī)，所述離心式壓縮機(jī)具有由渦殼圍繞著的入口且渦殼具有出口，所述出口定向?yàn)榕c所述入口成直角從而排放出壓縮氣體；一種入口導(dǎo)管，所述入口導(dǎo)管將所述兩個(gè)壓縮級(jí)中的其中一個(gè)的出口連接到所述中間冷卻器；一種出口導(dǎo)管，所述出口導(dǎo)管將所述中間冷卻器連接到所述兩個(gè)壓縮級(jí)中的另一個(gè)的入口；所述兩個(gè)壓縮級(jí)中的其中一個(gè)的出口基本上定位成與所述兩個(gè)壓縮級(jí)中的另一個(gè)的入口是相對(duì)著的，從而所述入口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管呈串列關(guān)系以抑制入口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管中的壓降；及入口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管中的每個(gè)各自具有在入口導(dǎo)管中橫剖面積漸趨增加、以及在出口導(dǎo)管中橫剖面積漸趨減少的錐形轉(zhuǎn)換部分，從而使得流動(dòng)速度在所述入口導(dǎo)管中逐漸減低、且在出口導(dǎo)管中逐漸增加以更進(jìn)一步抑制在入口導(dǎo)管與中間冷卻器之間以及在出口導(dǎo)管與中間冷卻器之間的連接處的壓降。
2.如權(quán)利要求1所述的多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其中所述中間冷卻器具有盒狀的殼體，所述殼體封閉著通道，所述通道用于通過(guò)中間冷卻 器將來(lái)自所述兩個(gè)壓縮級(jí)中的一個(gè)中所產(chǎn)生的壓縮氣體的壓縮熱量間接交換給循環(huán)穿過(guò) 所述中間冷卻器的冷卻劑；及每個(gè)錐形轉(zhuǎn)換部分為四面的多面體，其在入口導(dǎo)管到中間冷 卻器以及出口導(dǎo)管和中間冷卻器的連接處終止于矩形橫剖面；對(duì)于高壓力應(yīng)用而言，較為 可能是錐形。
3.如權(quán)利要求1所述的多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其中所述驅(qū)動(dòng)器為電動(dòng)機(jī)。
4.如權(quán)利要求3所述的多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其中所述電動(dòng)機(jī)具有直接與壓縮機(jī)聯(lián)接的軸 桿，且所述電動(dòng)機(jī)構(gòu)造為使得電動(dòng)機(jī)的速度能通過(guò)速度控制器控制。
5.如權(quán)利要求4所述的多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其中所述電動(dòng)機(jī)為永磁電動(dòng)機(jī)。
6.一種多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其包括多個(gè)壓縮級(jí)，其包括用以對(duì)氣體進(jìn)行壓縮的至少四個(gè)壓縮級(jí)，和中間冷卻器，所述中間 冷卻器安置在所述壓縮級(jí)之間以排除壓縮級(jí)之間的氣體的壓縮熱量；每個(gè)壓縮級(jí)都包括一種離心式壓縮機(jī)和一種驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器構(gòu)造成用以獨(dú)立地驅(qū) 動(dòng)所述兩個(gè)壓縮級(jí)中的每一個(gè)的離心式壓縮機(jī)，所述離心式壓縮機(jī)具有由渦殼圍繞著的入 口、且所述渦殼具有出口，所述出口定位成與所述入口成直角從而排放壓縮氣體；成對(duì)的導(dǎo)管，所述導(dǎo)管將所述中間冷卻器連接到所述壓縮級(jí)上；所述壓縮級(jí)，中間冷卻器以及成對(duì)的導(dǎo)管這樣放置，使得所述壓縮級(jí)的接續(xù)級(jí)的入口 與所述壓縮級(jí)的上一壓縮級(jí)的出口相對(duì)著而放置、且每對(duì)導(dǎo)管中的導(dǎo)管基本上成串列關(guān)系 以抑制導(dǎo)管中的壓降；一種后冷卻器，其連接到最后的壓縮級(jí)上；及成對(duì)的導(dǎo)管中的至少一對(duì)導(dǎo)管的尺寸長(zhǎng)于成對(duì)的導(dǎo)管中的至少一個(gè)其它鄰近的成對(duì)導(dǎo)管，且所有的壓縮級(jí)、中間冷卻器和后冷卻器基本上位于共同的平面上從而使得所述壓 縮級(jí)，中間冷卻器和后冷卻器以螺旋狀構(gòu)造而布置。
7.一種多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其包括多個(gè)壓縮級(jí)，其包括用于壓縮氣體的至少四個(gè)壓縮級(jí)、和中間冷卻器，所述中間冷卻器 放置在所述壓縮級(jí)之間以排除壓縮級(jí)之間的氣體的壓縮熱量；每個(gè)壓縮級(jí)都包括一種離心式壓縮機(jī)和一種驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器構(gòu)造為獨(dú)立驅(qū)動(dòng)所述 兩個(gè)壓縮級(jí)中的每一個(gè)的離心式壓縮機(jī)，所述離心式壓縮機(jī)具有由渦殼圍繞著的入口且所 述渦殼具有出口，所述出口定位成與所述入口成直角從而排放壓縮氣體； 成對(duì)的導(dǎo)管，所述導(dǎo)管將所述中間冷卻器連接到所述壓縮級(jí)上； 所述壓縮級(jí)、中間冷卻器以及成對(duì)的導(dǎo)管這樣放置，使得所述壓縮級(jí)的接續(xù)級(jí)的入口 與所述壓縮級(jí)的上一壓縮級(jí)的出口是相對(duì)著放置的、且每對(duì)導(dǎo)管中的導(dǎo)管基本上在一直線 上以抑制導(dǎo)管中的壓降；和所述壓縮級(jí)在至少兩個(gè)等級(jí)上以螺旋狀的構(gòu)造而布置。
8.如權(quán)利要求7的多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其中所述螺旋狀的構(gòu)造是通過(guò)定位每個(gè)壓縮級(jí)的 渦殼使得出口位于所述入口的上方而產(chǎn)生的。
9.一種多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其包括多個(gè)壓縮級(jí)，其包括用于對(duì)氣體進(jìn)行壓縮的至少四個(gè)壓縮級(jí)、和中間冷卻器，其放置在 所述壓縮級(jí)之間以排除壓縮級(jí)之間的氣體的壓縮熱量；每個(gè)壓縮級(jí)都包括一種離心式壓縮機(jī)和一種驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器構(gòu)造成用以獨(dú)立地驅(qū) 動(dòng)所述兩個(gè)壓縮級(jí)中的每一個(gè)的離心式壓縮機(jī)，所述離心式壓縮機(jī)具有由渦殼圍繞著的入 口、且所述渦殼具有出口，所述出口定位成與所述入口成直角從而排放壓縮氣體； 成對(duì)的導(dǎo)管，所述導(dǎo)管將所述中間冷卻器連接到所述壓縮級(jí)上； 所述壓縮級(jí)、中間冷卻器以及成對(duì)導(dǎo)管這樣放置，使得所述壓縮級(jí)的連接續(xù)級(jí)的入口 與所述壓縮級(jí)的上一壓縮級(jí)的出口是相對(duì)著放置的，且每對(duì)導(dǎo)管中的導(dǎo)管基本上成串列關(guān) 系以抑制導(dǎo)管中的壓降；和所述壓縮級(jí)中的四個(gè)布置在一縱向平面內(nèi)，從而使得第二和第三壓縮級(jí)分別位于第一 和第四壓縮級(jí)的上方。
10.如權(quán)利要求6或7或8或9所述的多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其中每對(duì)導(dǎo)管各自包括連接到 上一壓縮級(jí)上的入口導(dǎo)管和連接到下一壓縮級(jí)的入口的出口導(dǎo)管，且所述入口導(dǎo)管和出口 導(dǎo)管都具有在入口導(dǎo)管中橫剖面積漸趨增加、以及在出口導(dǎo)管中橫剖面積漸趨減少的錐形 轉(zhuǎn)換部分，從而使得流動(dòng)速度在所述入口導(dǎo)管中逐漸減低、且在出口導(dǎo)管中逐漸增加，以更 進(jìn)一步抑制入口導(dǎo)管和中間冷卻器之間以及出口導(dǎo)管和中間冷卻器之間的連接處的壓降。
11.如權(quán)利要求10所述的多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其中所述中間冷卻器中的每個(gè)具有盒狀的殼體，所述殼體封閉著通道，所述通道用于通過(guò) 中間冷卻器將來(lái)自所述兩個(gè)壓縮級(jí)中的一個(gè)中所產(chǎn)生的壓縮氣體的壓縮熱量間接交換給 循環(huán)通過(guò)所述中間冷卻器的冷卻劑；及每個(gè)錐形轉(zhuǎn)換部分為四面的多面體，其在入口導(dǎo)管到中間冷卻器以及出口導(dǎo)管和中間 冷卻器的連接處終止于矩形橫剖面。
12.如權(quán)利要求10所述的多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其中所述驅(qū)動(dòng)器為電動(dòng)機(jī)。
13.如權(quán)利要求12所述的多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其中所述電動(dòng)機(jī)具有直接與壓縮機(jī)聯(lián)接的 軸桿，且所述電動(dòng)機(jī)構(gòu)造為使得電動(dòng)機(jī)的速度能通過(guò)速度控制器控制。
14.如權(quán)利要求13所述的多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其中所述電動(dòng)機(jī)為永磁電動(dòng)機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種多級(jí)壓縮機(jī)裝置，其中運(yùn)用著離心式壓縮機(jī)的壓縮級(jí)通過(guò)驅(qū)動(dòng)器而得以被獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)器為電動(dòng)機(jī)，其構(gòu)造為通過(guò)速度控制器而被控制。中間冷卻器位于所述壓縮級(jí)之間以排除壓縮熱量且所述壓縮級(jí)的連接使得壓縮機(jī)出口位于壓縮機(jī)入口的相對(duì)側(cè)，并且，連接著中間冷卻器與壓縮級(jí)的導(dǎo)管成串列關(guān)系以抑制壓縮級(jí)之間的壓降形成。連接起壓縮級(jí)的導(dǎo)管合并有錐形轉(zhuǎn)換部分，所述錐形轉(zhuǎn)換部分構(gòu)造為使得流動(dòng)速度朝著中間冷卻器逐漸減小、且從中間冷卻器到接下來(lái)的隨后壓縮級(jí)逐漸增加，以進(jìn)一步抑制壓降。
文檔編號(hào)F04D25/06GK101929470SQ20101024987
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者J·C·古德班德, J·H·羅亞爾, R·J·吉布, R·L·貝克 申請(qǐng)人:普萊克斯技術(shù)有限公司