[发明专利]多级的径向涡轮压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有至少三个压缩级的多级径向涡轮压缩机，其 中每个压缩机级具有一个构成气体输入区域的壳体部分和一个构成气 体输出区域的壳体部分。压缩机级的叶轮与单独的轴部段一起构成一 个转子，其通过径向轴承和止推轴承引导。

背景技术

在径向的涡轮压缩机中，气体轴向地流入到压缩机级的叶轮中。 气体在叶轮入口中采集并且由叶片组径向回转和加速。在叶轮周边处 气体以大的速度离开叶轮中间空间并且流入到扩大的、径向的扩散器。 在此它的速度被强烈地制动。动能转换成压能。最后这种压缩的和加 热的气体在螺旋形的收集壳体中导至分级出口套管中。

通过依次在传动轴上设置多个叶轮可以产生高的压力。叶轮以相 同的转数运转。它们与轴部段一起共同构成具有共同的支承结构和驱 动的转子。这样的单轴径向涡轮压缩机的径向轴承大多设置在轴末端 上。止推轴承也设置在轴端部上，从而转子只能沿纵向方向偏移。

这种涡轮压缩机的壳体或者水平地分开或者具有一体式的外部的 壳体外套。在水平分开的结构中，转子被壳体下部和壳体上部包围。 为了能够得到转子，必须取下整个壳体上部。上部的壳体半部和下部 的壳体半部分别一体地浇注或焊接。在另外的结构中，壳体包括一体 式的、圆柱形的、浇注的或焊接的外部的壳体外套以及例如由用于单 个压缩机级的入口侧的壳体构件和出口侧的壳体构件构成的构件，该 压缩机级分别水平地分开，从而其能够安装在叶轮之间。

在第一叶轮中压缩的气体在中间冷却后通过收集管导入到第二叶 轮中并且从那里在进一步中间冷却后导入到在其后的叶轮中。在此将 试图在理想的、等温的压缩过程中尽可能紧密地布置多级的气体压缩。

在多级涡轮压缩机中，热的壳体构件和冷的壳体构件依次地设置 在牢固的组合件中。因为冷的壳体构件和热的壳体构件互相牢固地夹 紧、焊接或浇注，其由于热膨胀导致在壳体中的内应力。单个的壳体 构件的不同的温度水平产生构件的不同强度的热膨胀。其也可导致在 壳体构件中的压力变形。

轴承在轴端部处的设置、具有互相牢固连接的壳体构件的壳体的 水平分开以及在一个共同的壳体外套中夹紧的内部的壳体构件可能在 运转中导致在叶轮和与其相邻的壳体构件之间的间隙的减小。这可导 致叶轮触及壳体并且从而导致涡轮压缩机的损坏。

发明内容

本发明的目的是，在压缩机工作期间，阻止在叶轮和它的相邻的 壳体构件之间的间隙的减小。

这个目的根据本发明这样地实现，即：止推轴承设置在两个相邻 的压缩机级的叶轮之间，它们以叶轮背面互相面向地设置。背面互相 面向地设置的压缩机级通过中间壳体互相连接。

两个叶轮以叶轮背面相互面向的定位也称为背靠背原理。在两个 背靠背设置的叶轮之间在中间设置止推轴承使得通过热膨胀和压力变 形在壳体构件中引起的长度变化增大在叶轮和它的相邻的壳体壁之间 的间隙，从而避免了叶轮的触碰。

在三级涡轮压缩机中，止推轴承优选地设置在第二级和第三级之 间的中间位置，其中第二级和第三级互相背靠背地定位。第二级的叶 轮或第三级的叶轮(根据级的布置)在此与第一级的叶轮成一排地设 置。三个叶轮、二个轴端部和两个中间轴部段优选地通过端面啮合相 互对中并且借助于中心的连杆而互相夹紧成牢固的组合转子 (Rotorverbund)。

在四级压缩机中，转子包括四个叶轮、两个轴端部和三个中间的 轴部段。附加的叶轮与它的入口壳体和出口壳体一起共同构成第四压 缩机级，其优选相对于第一级背靠背地设置。

在本发明的有利的实施方案中，径向轴承设置在处于两个叶轮之 间的轴部段上。

已经证明是特别有利的是，靠近联轴器的径向轴承设置在与联轴 器最接近的叶轮和相邻的叶轮之间，使得联轴器侧的叶轮和联轴器侧 的轴端部是自由悬伸的。

在三级涡轮压缩机上导致第三级叶轮或第二级叶轮(根据级的布 置)和联轴器侧的轴端部自由悬伸地设置。在四级径向涡轮压缩机上， 联轴器侧的径向轴承定位在第三级和第四级之间。在此第四级叶轮或 第三级的叶轮(根据级的布置)和联轴器侧的轴端部是自由悬伸的。