專利名稱：多級壓縮機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多級壓縮機(jī)裝置，其中獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的壓縮級運(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)入口的相對側(cè)，并且若干個(gè)將中間冷 卻器連接到所述壓縮級的導(dǎo)管呈一種串列式關(guān)系以抑制壓縮級之間的壓降形成。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的隨后接連著的 壓縮級逐漸增加。
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)壓縮級可用于對氣體進(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)力來壓縮氣體。在典型的運(yùn)用單獨(dú)壓縮級的壓縮機(jī)裝置中，每個(gè)壓縮 級利用離心式壓縮機(jī)，在該壓縮機(jī)中通過入口進(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之間通過 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，上面描述的多級壓縮機(jī)裝置由一種具有(用來驅(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圍繞所述從動(dòng)齒輪布設(shè)，則將所述壓縮級連 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)壓縮級中可產(chǎn)生的速度受到限制。這 些限制通過運(yùn)用變速電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)每個(gè)壓縮級來加以克服。這樣的例子在美國專利申請 NO. 2007/0189905中示出，該專利申請專門設(shè)計(jì)用以克服上面直接討論的限制。然而，在這 個(gè)專利申請中，沒有正確評價(jià)由于中間冷卻器與壓縮級的連接而會(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之間的低壓降連接、并 合并到位于壓縮級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，提供一種多級壓縮機(jī)裝置，該裝置包括兩個(gè)壓縮級用來壓縮氣 體、和一種位于該兩個(gè)壓縮級之間的用于去除來自所述壓縮級之間的氣體的壓縮熱量的中 間冷卻器。所述每個(gè)壓縮級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)壓縮級中的另一個(gè)的入口。所述兩個(gè)壓縮級中的一個(gè)的出口位于基本上與所 述兩個(gè)壓縮級中的另一個(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)壓縮級的多級壓縮機(jī)裝置，包括至少四個(gè) 壓縮級用以壓縮氣體、及位于所述壓縮級之間以消除壓縮級間的壓縮氣體熱量的中間冷卻 器。每個(gè)壓縮級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。成對導(dǎo)管將所述中間冷卻器連接到所述 壓縮級上。一種后冷卻器連接到所述壓縮級的終端，并且成對的導(dǎo)管中的至少一個(gè)在尺寸 上比成對的導(dǎo)管中的至少另一個(gè)相鄰一對更長，且所有的壓縮級，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，中間冷卻器和后冷卻器以螺旋狀構(gòu)造而布 置。可選的，所述壓縮級可在至少兩個(gè)級別上以螺旋狀構(gòu)造進(jìn)行布置。所述螺旋狀構(gòu) 造可通過定向每個(gè)壓縮級的渦殼來產(chǎn)生，從而使其出口位于入口上方。在另一選擇中，四個(gè) 壓縮級可在垂直平面中布置，從而使得第二和第三壓縮級分別位于第一和第四壓縮級的上 方。
前述裝置的任意一種可在沒有錐形轉(zhuǎn)換部分的情形下應(yīng)用，該錐形轉(zhuǎn)換部分把壓 縮級連接到中間冷卻器。然而，成對導(dǎo)管中的每一個(gè)可包括一種與之前壓縮級的出口相連 接的入口導(dǎo)管、和一種與之后壓縮級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，該通道通過中間冷卻器將來自所述兩個(gè)壓縮級中的一個(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)說明書以權(quán)利要求作為結(jié)束(該權(quán)利要求清楚地指出了申請人所視作的本申 請發(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。具有相同說明的附圖標(biāo)記已在圖中重復(fù)以避免在接下來的討論中重復(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)過程中在四個(gè)壓縮級14、16、18和20中得 以被壓縮。所述四個(gè)壓縮級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)壓縮過的氣體到下一個(gè)隨后的壓縮級。例如，氣流10進(jìn)入壓縮級14 的入口 24，并從與壓縮級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 16的入口 24。所述每個(gè)壓縮級14、16、18和20都通過驅(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)，其能夠通過變速控制器加以控制。每個(gè)壓縮級14、16、18和20都通過螺紋連接器(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)這種壓縮級用來增加氣流10的壓力，且這樣，壓縮級14是第一壓縮級，壓縮級16是第 二壓縮級，壓縮級18是第三壓縮級以及壓縮級20是第四壓縮級。本發(fā)明涵蓋了具有至少 兩個(gè)壓縮級的壓縮機(jī)布置；且也包括了，大于四個(gè)這樣的壓縮級。每個(gè)壓縮級設(shè)計(jì)用于壓 力的增加和在特殊的壓縮級中所需的流動(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，對于一種特殊的壓縮級，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、且通過齒輪箱傳動(dòng)到該特定的壓縮級的那種電動(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、以及在壓縮級中有所降低的設(shè)計(jì)自由(其原 本將會(huì)通過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14和16之間，安置中間冷卻器34以排除由壓縮級14的氣流10的壓縮 所產(chǎn)生的壓縮熱量。類似地，在壓縮級16和18之間，安置中間冷卻器36以排除由壓縮級 16的氣流10的壓縮所產(chǎn)生的壓縮熱量；且在壓縮級18和20之間提供一中間冷卻器38以 排除由壓縮級18產(chǎn)生的壓縮熱量。一種后冷卻器40設(shè)置在壓縮級20之后以排除由壓縮 級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，對于該后冷卻器存在其他可能性，例如直接流體接觸裝置沒必要以與后冷卻器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之間壓縮級14、16 ； 壓縮級16、18 ；和壓縮級18、20之間，分別通過成對的入口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管46和48而實(shí)現(xiàn) 連接。用于每個(gè)壓縮級的導(dǎo)管46和48可合并一種專門用于一壓縮級的設(shè)計(jì)。例如，管子 的尺寸可在隨后的更高壓力級中縮小。每對入口導(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14、16、18和20被安置成使得每個(gè)出口 26定 位成對著壓縮級的入口 24。例如，壓縮級14的出口 28定位成對著下一個(gè)在后壓縮級16的 入口 24。這就允許成對入口導(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 是通過管網(wǎng)被引入到壓縮級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的分配不均的問題，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18和20之間的成對入口和出口導(dǎo)管46和48也 具有延長部分86和88，從而使得成對的入口和出口導(dǎo)管46和48尺寸長于與壓縮級14和 16以及16和18和后冷卻器40相關(guān)聯(lián)的成對的入口導(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20向外與第一壓縮級14隔開、且所述第一壓縮級 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， 延長部分86和88可放置在兩個(gè)壓縮級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)壓縮級時(shí)，所述壓縮級可圍繞壓縮機(jī)布置1中舉例說明的這些而螺旋。其它構(gòu)造也是有可能的。例如參考圖4和圖5，例示了多級壓縮機(jī)裝置1’，其中壓 縮級以螺旋結(jié)構(gòu)排列以提供兩個(gè)或多個(gè)壓縮級等級。在這點(diǎn)上，參考圖1，如描述以及舉例 說明的，氣流10在壓縮級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)行中間級熱量排除。另外，壓縮級20排放壓縮氣體到中間冷卻器100并繼而到壓縮 級92。在圖1所示的實(shí)施例中，要記起的是壓縮級20排放壓縮氣體到后冷卻器40。壓縮 氣體從壓縮級92排放到中間冷卻器102，接著到壓縮級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。對壓縮級92和94，中間冷卻器100和102以及后冷卻器104的說明分別與上面對 壓縮級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92和94將會(huì)設(shè)計(jì)用于特殊的壓 力增加、以及對于這些壓縮級而言預(yù)期的流率。特別參考圖5，多級壓縮機(jī)裝置的螺旋結(jié)構(gòu)是通過合適地將所述渦殼26定向成與 入口 24反向、和在連續(xù)壓縮級的上升中生成一微小的升高來產(chǎn)生的。例如，與壓縮級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位于與這些壓縮級相關(guān)聯(lián)的出口 24的上 方。在圖1中，與壓縮級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°。與多級壓縮機(jī)裝置1’的全部壓縮級相關(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16的所有的壓縮級，從而 使得壓縮級92和94分別位于壓縮級14、16的上方，且其通過將支撐件32’安裝到與壓縮 級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定位該渦殼26 ；且如果有必要，圍繞著壓縮級的螺旋結(jié)構(gòu)而稍微增 加入口和出口導(dǎo)管的長度。這在渦殼具有過小的直徑以致于不能在壓縮級的高度上產(chǎn)生必 要的升高的位置處可能是必要的。參考圖6，舉例說明多級壓縮機(jī)裝置1”，其中第二和第三壓縮級16和18位于第一 和第四壓縮級14和20的上方從而使得壓縮級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 可沿著所述的四個(gè)壓縮級的側(cè)面提供，這是通過運(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而實(shí)現(xiàn)的。壓 縮級14和后冷卻器40分別通過支撐件22和42和44而安裝到混凝土板面3上。其他壓 縮級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 橫向元件110和112連接。應(yīng)注意，壓縮級16、18和20也可通過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，多級壓縮機(jī)裝置1、1’、1”可在無需分別具有轉(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
一種多級壓縮機(jī)裝置，其包括兩個(gè)用于對氣體進(jìn)行壓縮的壓縮級和一種中間冷卻器，中間冷卻器定位在所述兩個(gè)壓縮級之間以排除來自所述兩個(gè)壓縮級之間的氣體的壓縮熱量；所述兩個(gè)壓縮級中的每一個(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)壓縮級中的另一個(gè)的入口；所述兩個(gè)壓縮級中的其中一個(gè)的出口基本上定位成與所述兩個(gè)壓縮級中的另一個(gè)的入口是相對著的，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，所述通道用于通過中間冷卻 器將來自所述兩個(gè)壓縮級中的一個(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 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)的速度能通過速度控制器控制。
5.如權(quán)利要求4所述的多級壓縮機(jī)裝置，其中所述電動(dòng)機(jī)為永磁電動(dòng)機(jī)。
6.一種多級壓縮機(jī)裝置，其包括多個(gè)壓縮級，其包括用以對氣體進(jìn)行壓縮的至少四個(gè)壓縮級，和中間冷卻器，所述中間 冷卻器安置在所述壓縮級之間以排除壓縮級之間的氣體的壓縮熱量；每個(gè)壓縮級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上；所述壓縮級，中間冷卻器以及成對的導(dǎo)管這樣放置，使得所述壓縮級的接續(xù)級的入口 與所述壓縮級的上一壓縮級的出口相對著而放置、且每對導(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上；及成對的導(dǎo)管中的至少一對導(dǎo)管的尺寸長于成對的導(dǎo)管中的至少一個(gè)其它鄰近的成對導(dǎo)管，且所有的壓縮級、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，中間冷卻器和后冷卻器以螺旋狀構(gòu)造而布置。
7.一種多級壓縮機(jī)裝置，其包括多個(gè)壓縮級，其包括用于壓縮氣體的至少四個(gè)壓縮級、和中間冷卻器，所述中間冷卻器 放置在所述壓縮級之間以排除壓縮級之間的氣體的壓縮熱量；每個(gè)壓縮級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上； 所述壓縮級、中間冷卻器以及成對的導(dǎo)管這樣放置，使得所述壓縮級的接續(xù)級的入口 與所述壓縮級的上一壓縮級的出口是相對著放置的、且每對導(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；和所述壓縮級在至少兩個(gè)等級上以螺旋狀的構(gòu)造而布置。
8.如權(quán)利要求7的多級壓縮機(jī)裝置，其中所述螺旋狀的構(gòu)造是通過定位每個(gè)壓縮級的 渦殼使得出口位于所述入口的上方而產(chǎn)生的。
9.一種多級壓縮機(jī)裝置，其包括多個(gè)壓縮級，其包括用于對氣體進(jìn)行壓縮的至少四個(gè)壓縮級、和中間冷卻器，其放置在 所述壓縮級之間以排除壓縮級之間的氣體的壓縮熱量；每個(gè)壓縮級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上； 所述壓縮級、中間冷卻器以及成對導(dǎo)管這樣放置，使得所述壓縮級的連接續(xù)級的入口 與所述壓縮級的上一壓縮級的出口是相對著放置的，且每對導(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分別位于第一 和第四壓縮級的上方。
10.如權(quán)利要求6或7或8或9所述的多級壓縮機(jī)裝置，其中每對導(dǎo)管各自包括連接到 上一壓縮級上的入口導(dǎo)管和連接到下一壓縮級的入口的出口導(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 中間冷卻器將來自所述兩個(gè)壓縮級中的一個(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)的速度能通過速度控制器控制。
14.如權(quán)利要求13所述的多級壓縮機(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)明涉及到一種多級壓縮機(jī)裝置，其中運(yùn)用著離心式壓縮機(jī)的壓縮級通過驅(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)造為通過速度控制器而被控制。中間冷卻器位于所述壓縮級之間以排除壓縮熱量且所述壓縮級的連接使得壓縮機(jī)出口位于壓縮機(jī)入口的相對側(cè)，并且，連接著中間冷卻器與壓縮級的導(dǎo)管成串列關(guān)系以抑制壓縮級之間的壓降形成。連接起壓縮級的導(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的隨后壓縮級逐漸增加，以進(jìn)一步抑制壓降。
文檔編號F04D25/06GK101929470SQ20101024987
公開日2010年12月29日 申請日期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 申請人:普萊克斯技術(shù)有限公司