МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ БЛОК РАДИАЛЬНОГО НАГНЕТАТЕЛЯ С ОТБОРОМ ГАЗА В СТУПЕНИ НАГНЕТАТЕЛЯ Российский патент 2016 года по МПК F04D17/12 

Изобретение относится к блоку радиального нагнетателя согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения.

Из DE 3729486 C1 известен блок нагнетателя или блок компрессора для сжатия газа, который имеет несколько ступеней нагнетателя, и исполненный в качестве электродвигателя привод. Согласно этому уровню техники ступени нагнетателя и привод расположены в общем герметичном корпусе. В DE 3729486 C1 предлагается направлять уплотненный газ через поверхностный охладитель, чтобы охлаждать уплотненный газ. При этом охлаждение уплотненного газа происходит с помощью поверхностного охладителя между двумя ступенями нагнетателя.

Из DE 102007019264 A1 известно, как отбирать сжатый газ в области ступени нагнетателя блока нагнетателя и применять этот сжатый газ в качестве охлаждающего газа для подлежащего охлаждению конструктивного элемента. При этом газ, отобранный в качестве охлаждающего газа, должен быть свободен от загрязнений, как, например, частиц и/или жидкостей. Кроме того, желательно, чтобы отобранный газ имел как можно большее давление. Чтобы отбирать из ступени нагнетателя блока нагнетателя насколько возможно чистый газ, в соответствии с уровнем техники согласно DE 102007019264 A1 предлагается отбирать охлаждающий газ через заборный канал, который ответвляется рядом с лопастным колесом, называемым также рабочим колесом, и рядом с проходящим по потоку ниже лопастного колеса диффузорным участком проточного канала от боковой камеры колеса. Именно за счет этого может отбираться относительно чистый охлаждающий газ, который содержит мало загрязнений, однако же, отобранный охлаждающий газ имеет относительно низкое давление.

Есть потребность в блоке радиального нагнетателя, на котором в области ступени нагнетателя может отбираться охлаждающий газ, который, с одной стороны, содержит относительно мало загрязнений и, с другой стороны, имеет относительно высокое давление.

Исходя из этого, в основе изобретения лежит задача создать блок радиального нагнетателя нового типа.

Эта задача решается за счет радиального нагнетателя согласно пункту 1 формулы изобретения. Согласно изобретению охлаждающий газ может отбираться в области промежуточной стенки ступени нагнетателя из поворотного участка и/или возвратного участка проточного канала ступени нагнетателя.

Благодаря тому что охлаждающий газ отбирается в области промежуточной стенки ступени нагнетателя из поворотного участка и/или возвратного участка проточного канала ступени нагнетателя, охлаждающий газ может отбираться и предоставляться, с одной стороны, с относительно небольшими загрязнениями и, с другой стороны, с достаточно высоким давлением.

Согласно первому обеспечивающему преимущество развитию изобретения охлаждающий газ может отбираться из поворотного участка и/или возвратного участка проточного канала ступени нагнетателя, а именно по меньшей мере через одну внедряющуюся в проточный канал отводную трубу с расположенным рядом с промежуточной стенкой заборным отверстием.

Согласно второму обеспечивающему преимущество развитию изобретения охлаждающий газ может отбираться из возвратного участка проточного канала ступени нагнетателя, а именно по меньшей мере через один заборный канал с введенным в переднюю кромку или спинку направляющей лопатки заборным отверстием.

В соответствии с двумя вышеупомянутыми развитиями изобретения простой конструктивной процедурой можно отбирать охлаждающий газ недалеко от промежуточной стенки из поворотного участка и/или возвратного участка проточного канала.

Предпочтительные развития изобретения вытекают из зависимых пунктов и нижеследующего описания. Примеры осуществления изобретения, не ограничиваясь ими, рассматриваются подробнее на основе чертежа. При этом показывают:

фиг. 1 - схематичное поперечное сечение блока радиального нагнетателя для сжатия газа;

фиг. 2 - вырез из соответствующего изобретению блока радиального нагнетателя в области ступени нагнетателя согласно первому варианту изобретения;

фиг. 3 - вырез из соответствующего изобретению блока радиального нагнетателя в области ступени нагнетателя согласно второму варианту изобретения.

Рассматриваемое здесь изобретение относится к блоку радиального нагнетателя для сжатия газа, как он используется, например, при добыче газа в море.

Фиг. 1 показывает схематичное поперечное сечение блока 10 радиального нагнетателя для сжатия газа, причем блок радиального нагнетателя 10 имеет несколько ступеней 11, 12 и 13 нагнетателя, которые приводятся в действие выполненным в качестве электродвигателя приводом 14, причем из выполненного в качестве электродвигателя привода 14, с одной стороны, показан статор 15 и, с другой стороны, ротор 16.

Привод 14 приводит в движение вал 17 блока 10 радиального нагнетателя, причем с валом 17 соединены так называемые лопастные колеса 18 ступеней 11, 12 и 13 нагнетателя, так что лопастные колеса 18 ступеней 11, 12 и 13 нагнетателя приводятся в движение приводом 14 блока 10 радиального нагнетателя. Лопастные колеса ступеней 11, 12 и 13 нагнетателя называются также рабочими колесами.

Если смотреть в направлении потока подлежащего нагнетанию газа, вслед за рабочим колесом 18 соответствующей ступени 11, 12 и 13 нагнетателя присоединяется соответственно пропускной канал 24 соответствующей ступени 11, 12 и 13 нагнетателя.

Блок 10 радиального нагнетателя на фиг. 1 располагает в показанном примере осуществления четырьмя ступенями 11, 12 и 13 нагнетателя, причем сжатый газ согласно стрелке 19 подводится к ступеням 11, 12 и 13 нагнетателя для сжатия, и сжатый газ согласно стрелке 20 отводится. Ступени 11, 12 и 13 нагнетателя подсоединены друг за другом и служат для последовательного сжатия газа, причем ступень 11 нагнетателя может называться также ступенью нагнетателя низкого давления, ступень 12 нагнетателя также ступенью нагнетателя среднего давления и ступень 13 нагнетателя также ступенью нагнетателя высокого давления.

Ступени 11, 12 и 13 нагнетателя блока 10 радиального нагнетателя размещены вместе с выполненным в качестве электродвигателя приводом 14 в общем корпусе 21, причем вал 17 в корпусе 21 установлен через подшипник 22.

Во время работы блока радиального нагнетателя необходимо узлы, в частности привод 14, охлаждать, для чего от одной из ступеней блока 10 радиального нагнетателя может отбираться сжатый газ в качестве охлаждающего газа и для охлаждения подлежащего охлаждению узла, в частности подлежащего охлаждению привода 14, подаваться в направлении подлежащего охлаждению узла.

При этом важно, чтобы охлаждающий газ отбирался из ступени нагнетателя таким образом, чтобы, с одной стороны, охлаждающий газ имел мало загрязнений и, с другой стороны, обладал достаточно высоким давлением, чтобы, с одной стороны, не загрязнять охлаждающим газом подлежащий охлаждению узел и чтобы, с другой стороны, обеспечивать как можно более эффективное охлаждение подлежащего охлаждению узла.

Фигуры 2-3 показывают соответственно детали соответствующего изобретению радиального нагнетателя 10 в области одной из ступеней нагнетателя, а именно ступени 11 нагнетателя, причем на фигурах 2-3 показано, с одной стороны, лопастное колесо 18 соответствующей ступени 11 нагнетателя, которое располагает рабочими лопастями 23, причем показан, если смотреть в направлении потока подлежащего сжатию газа, присоединяющийся по течению ниже лопастного колеса 18 проточный канал 24, причем проточный канал 24 имеет несколько участков, а именно примыкающий непосредственно к лопастному колесу 18 диффузорный участок 25, примыкающий к диффузорному участку 25 поворотный участок 26, а также примыкающий к поворотному участку 26 возвратный участок 27. В возвратном участке 27 расположены жестко закрепленные направляющие лопасти 28, из которых схематично показана с одной стороны входная кромка 29 и с другой стороны выходная кромка 30. Направление потока газа через ступень 11 нагнетателя отображено стрелкой 31.

Диффузорный участок 25, поворотный участок 26 и возвратный участок 27 проточного канала 24 ступени 11 нагнетателя разграничиваются радиально внутри, по меньшей мере, по участкам, расположенной на стороне статора, на стороне ступицы промежуточной стенкой 32.

Чтобы теперь отбирать как можно более чистый охлаждающий газ с достаточно высоким давлением из ступени 11 нагнетателя, согласно изобретению предлагается отбирать охлаждающий газ вблизи промежуточной стенки 32 ступени 11 нагнетателя из поворотного участка 26 и/или возвратного участка 27 проточного канала 24 ступени 11 нагнетателя и подводить к подлежащему охлаждению узлу.

Фиг. 2 показывает первый вариант изобретения, в котором охлаждающий газ отбирается из поворотного участка 26 и/или возвратного участка 27 проточного канала 24 ступени 11 нагнетателя, а именно по меньшей мере через одну проникающую в проточный канал 24 в области поворотного участка 26 и/или возвратного участка 27 заборную трубу, которая имеет расположенное вблизи промежуточной стенки 32 заборное отверстие 36. Заборное отверстие 36 заборной трубы 35, через которое охлаждающий газ отбирается в области промежуточной стенки 32 из ступени 11 нагнетателя, расположено при этом в переходной области между поворотным каналом 26 и возвратным каналом 27, так что охлаждающий газ в переходной области и, следовательно, в области поворотного участка 26 и/или возвратного участка 27 отбирается из проточного канала 24.

Эта или каждая проникающая в проточный канал 24 заборная труба 35 располагает, по меньшей мере, на участке 37, который находится в проточном канале 24, профилированной, направляющей поток внешней стенкой, чтобы исключить нарушение потока проникающей в проточный канал 24 заборной трубой 35.

Другой вариант изобретения показывает фиг. 3, причем на фиг. 3 охлаждающий газ отбирается из возвратного участка 27 проточного канала 24 ступени 11 нагнетателя, а именно по меньшей мере через один заборный канал 38, заборное отверстие 39 которого внедрено в переднюю кромку 29 направляющей лопасти 28. При этом, как можно видеть на фиг. 3, это внедренное в переднюю кромку или спинку направляющей лопасти 28 заборное отверстие 39 для заборного канала 38 внедрено рядом с промежуточной стенкой 32 в переднюю кромку 29 направляющей лопасти 28.

При всех соответствующих изобретению вариантах охлаждающий газ может отбираться из ступени 11 нагнетателя таким образом, что охлаждающий газ имеет небольшие загрязнения и достаточно высокое давление. Благодаря этому возможно, с одной стороны, эффективное охлаждение подлежащего охлаждению узла блока 10 радиального нагнетателя и, с другой стороны, нет опасности, что подлежащий охлаждению узел будет загрязняться охлаждающим газом.

Список ссылочных обозначений

10 - узел радиального нагнетателя

11 - ступень нагнетателя

12 - ступень нагнетателя

13 - ступень нагнетателя

14 - привод/электродвигатель

15 - статор

16 - ротор

17 - вал

18 - лопастное колесо

19 - газовый поток

20 - газовый поток

21 - корпус

22 - подшипник

23 - рабочая лопасть

24 - проточный канал

25 - диффузорный участок

26 - поворотный участок

27 - возвратный участок

28 - направляющая лопатка

29 - входная кромка

30 - выходная кромка

31 - газовый поток

32 - разделительная стенка

33 - заборное отверстие/щель

34 - заборный канал

35 - заборная труба

36 - заборное отверстие

37 - участок

38 - заборный канал

39 - заборное отверстие

Блок радиального нагнетателя для сжатия газа, содержащий несколько ступеней нагнетателя, причем каждая ступень нагнетателя имеет лопастное колесо с рабочими лопастями и, если смотреть в направлении потока подлежащего сжатию газа, расположенный ниже по течению от лопастного колеса проточный канал с диффузорным участком, поворотным участком и возвратным участком с направляющими лопастями. Из ступени нагнетателя сжатый газ в качестве охлаждающего газа может отбираться и направляться для охлаждения подлежащего охлаждению узла в направлении подлежащего охлаждению узла и причем охлаждающий газ может отбираться рядом с промежуточной стенкой ступени нагнетателя из поворотного участка и/или возвратного участка проточного канала ступени нагнетателя. Изобретение направлено на создание блока радиального нагнетателя нового типа. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Блок радиального нагнетателя для сжатия газа, содержащий несколько ступеней (11, 12, 13) нагнетателя, причем каждая ступень (11, 12, 13) нагнетателя имеет лопастное колесо (18) с рабочими лопастями (23) и, если смотреть в направлении потока подлежащего сжатию газа, расположенный вниз по течению от лопастного колеса (18) проточный канал (24) с диффузорным участком (25), поворотным участком (26) и возвратным участком (27) с направляющими лопастями (28), причем из ступени (11) нагнетателя сжатый газ в качестве охлаждающего газа может отбираться и направляться для охлаждения подлежащего охлаждению узла в направлении подлежащего охлаждению узла, отличающийся тем, что охлаждающий газ может отбираться рядом с промежуточной стенкой (32) ступени (11) нагнетателя из поворотного участка (26) и/или возвратного участка (27) проточного канала (24) ступени (11) нагнетателя через по меньшей мере один заборный канал (38) с внедренным в переднюю кромку (29) или в спинку одной или нескольких направляющих лопастей (28) заборным отверстием (39).

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что промежуточная стенка (32), вблизи которой может отбираться охлаждающий газ, разграничивает, по меньшей мере, поворотный участок (26) и возвратный участок (27) радиально внутрь, по меньшей мере, на участки.

3. Блок по п. 1 или 2, отличающийся тем, что охлаждающий газ может отбираться из поворотного участка (26) и/или возвратного участка (27) проточного канала (24) ступени (11) нагнетателя, а именно по меньшей мере через одну проникающую в проточный канал заборную трубу (35) с расположенным рядом с промежуточной стенкой (32) заборным отверстием (36).

4. Блок по п. 3, отличающийся тем, что заборное отверстие (36) заборной трубы (35) расположено в переходной области между поворотным участком (26) и возвратным участком (27) рядом с промежуточной стенкой (32).

5. Блок по п. 3, отличающийся тем, что проникающий в проточный канал (24) участок (37) заборной трубы (35) имеет профилированную, направляющую поток внешнюю стенку.

6. Блок по п. 4, отличающийся тем, что проникающий в проточный канал (24) участок (37) заборной трубы (35) имеет профилированную, направляющую поток внешнюю стенку.

7. Блок по п. 1, отличающийся тем, что заборное отверстие (39) внедрено рядом с промежуточной стенкой (32) в переднюю кромку (29) направляющей лопасти (28).

8. Блок по п. 7, отличающийся тем, что передняя кромка (29) направляющей лопасти (28) находится в области поворотного участка (26).