УНИФИЦИРОВАННЫЙ КОРПУС ЦЕНТРОБЕЖНОГО ГАЗОВОГО КОМПРЕССОРА Российский патент 2017 года по МПК F04D29/42 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение в целом относится к центробежному газовому компрессору, в частности к унифицированному корпусу центробежного газового компрессора с ротором без проставок.

Предпосылки создания изобретения

Центробежные газовые компрессоры часто содержат несколько ступеней сжатия. Длина каждой ступени центробежного газового компрессора зависит от степени сжатия, необходимой для оператора. Длина корпуса центробежного газового компрессора зависит от общей длины ступеней. Длина корпуса проектируется в зависимости от этой длины. В других конфигурациях длина ротора может быть увеличена до длины корпуса путем использования проставок ротора.

Изобретение направлено на решение одной или нескольких проблем, обнаруженных автором изобретения или известных в отрасли техники, к которой относится изобретение.

Краткое изложение сущности изобретения

Рассматривается центробежный газовый компрессор. В вариантах осуществления центробежный газовый компрессор содержит унифицированный корпус, первую секцию, ступень первой секции, торцевую крышку и проставку статора. Унифицированный корпус представляет собой тело с центральной осью. Первая секция содержит всасывающий канал, выпускной канал и длину первой секции, включающую всасывающий канал, выпускной канал и осевой промежуток между ними. Всасывающий канал выполнен в теле и представляет собой кольцевой паз. Выпускной канал выполнен в теле и отстоит в осевом направлении от всасывающего канала. Выпускной канал представляет собой второй кольцевой паз.

Ступень первой секции находится в первой секции и включает в себя впускное отверстие ступени, выпускное отверстие ступени и длину ступени. Впускное отверстие ступени расположено в пределах осевых размеров всасывающего канала. Выпускное отверстие ступени сообщается с выпускным каналом. Длина ступени представляет собой осевую длину от впускного отверстия ступени до выпускного отверстия ступени. Длина ступени состоит из первой длины и второй длины, причем вторая длина составляет пятнадцать или более процентов от первой длины. Торцевая крышка располагается рядом со ступенью первой секции и, по меньшей мере, частично внутри унифицированного корпуса. Проставка статора располагается рядом с торцевой крышкой и используется для монтажа торцевой крышки в унифицированном корпусе.

Краткое описание чертежей

На рис. 1 представлен вид в поперечном разрезе центробежного газового компрессора.

На рис. 2 представлен местный разрез корпуса, изображенного на рис. 1.

На рис. 3 представлен местный разрез корпуса, изображенного на рис. 2, с противоположной стороны.

На рис. 4 представлен вид в поперечном разрезе альтернативного варианта центробежного газового компрессора, изображенного на рис. 1.

Подробное описание изобретения

Система, раскрытая здесь, включает в себя центробежный газовый компрессор с унифицированным корпусом. В вариантах осуществления изобретения унифицированный корпус содержит одну или несколько секций, каждая из которых содержит всасывающий канал и выпускной канал. Унифицированный корпус и секции способны вмещать несколько роторов/роторов в сборе различной длины и связанных с ними ступеней в пределах унифицированного корпуса, например, путем включения всасывающего отверстия или выпускного отверстия с увеличенной осевой длиной в одну или несколько секций. Унифицированный корпус допускает использование дешевых отливок в процессе производства и проектирование корпуса без учета количества ступеней, что также снижает затраты и время поставки центробежного газового компрессора.

На рис. 1 представлен вид в поперечном разрезе центробежного газового компрессора 100. Некоторые из поверхностей не показаны или, наоборот, выделены (на этом и на других рисунках) для ясности и простоты объяснения.

Кроме того, в описании имеется общая ссылка на центральную ось вращения 95 центробежного газового компрессора, которая, как правило, определяется продольной осью его ротора 120. Центральная ось 95 может быть общей или совпадать с другими различными концентричными элементами центробежного газового компрессора 100. Все ссылки на радиальные, осевые и окружные направления и размеры приводятся относительно центральной оси 95, если не указано иное, и такие термины, как «внутренний» и «внешний» обычно указывают на большее или меньшее радиальное расстоянии от центральной оси 95, где радиус 96 может быть в любом направлении, перпендикулярном и расходящимся наружу от центральной оси 95.

Кроме того, в описании имеются ссылки на направление "вперед" и "назад". Как правило, все ссылки на "вперед" и "назад" связаны с направлением потока сжатого газа относительно центральной оси 95. В частности, всасывающий торец 97 центробежного газового компрессора означает передний торец или направление, а выпускной торец 98 означает задний торец или направление, если не указано иное.

Центробежный газовый компрессор 100 включает в себя корпус 200, ротор 120, рабочее колесо 133, ступень 130, торцевые крышки 150, разрезное кольцо 152, проставку статора 154 всасывающего торца, проставку статора 156 выпускного торца, подшипниковые узлы 160 и уплотнительные узлы 170.

Корпус 200 представляет собой корпус под давлением и включает тело 210, всасывающее отверстие 201, выпускное отверстие 203 и одну или несколько секций в теле 210. В целом тело 210 представляет собой тело вращения, образующее полый профиль, например полый цилиндр.

Всасывающее отверстие 201 выступает из тела 210 непосредственно у всасывающего торца 97. Выпускное отверстие 203 выступает из тела 210 непосредственно у выпускного торца 98. Выпускное отверстие 203 отстоит в осевом направлении от всасывающего отверстия 201. Всасывающее отверстие 201 включает фланец 202 всасывающего отверстия, а выпускное отверстие 203 включает фланец 204 выпускного отверстия для соединения соответственно с входом и выходом трубопровода технологического газа.

Корпус 200 включает одну или несколько секций. Каждая секция содержит всасывающий канал и выпускной канал. Всасывающий канал совпадает по оси и сообщается с всасывающим отверстием. Выпускной канал совпадает по оси и сообщается с выпускным отверстием. В некоторых вариантах осуществления секции делятся перегородкой, например секционной перегородкой 138, а не физическим разделением корпуса 200.

В предлагаемом варианте осуществления корпус 200 включает первую секцию 221 и вторую секцию 222. Первая секция 221 включает первый всасывающий канал 211 и первый выпускной канал 215. Первый всасывающий канал 211 выполняется в теле 210 и включает в себя ширину 212 всасывающего канала. Ширина 212 всасывающего канала представляет собой заранее заданную осевую длину первого всасывающего канала 211. Первый всасывающий канал 211 располагается непосредственно у всасывающего торца 97 и на удалении от выпускного торца 98. В предлагаемом варианте осуществления первый всасывающий канал 211 совпадает по оси и сообщается с всасывающим отверстием 201. Первый выпускной канал 215 выполняется в теле 210 и отстоит вдоль оси от первого всасывающего канала 211. Первый выпускной канал 215 располагается в осевом направлении между первым всасывающим каналом 211 и выпускным торцом 98. Первый выпускной канал 215 сообщается с центральным выпускным отверстием 207 (см. рис. 3). Выпускное отверстие 203 и центральное выпускное отверстие 207 могут рассматриваться, в зависимости от конфигурации корпуса 200, как первое или второе выпускное отверстие.

Вторая секция 222 включает второй всасывающий канал 216 и второй выпускной канал 213. Второй всасывающий канал 216 выполняется в теле 210 и примыкает к первому выпускному каналу 215. Второй всасывающий канал 216 располагается в осевом направлении между первым выпускным каналом 215 и выпускным торцом 98. Второй всасывающий канал 216 сообщается с центральным всасывающим отверстием 205 (см. рис. 2). Всасывающее отверстие 201 и центральное всасывающее отверстие 205 могут рассматриваться, в зависимости от конфигурации корпуса 200, как первое или второе всасывающее отверстие.

Второй выпускной канал 213 выполняется в теле 210 и включает в себя ширину 214 выпускного канала. Ширина 214 выпускного канала представляет собой заранее заданную осевую длину второго выпускного канала 213. Второй выпускной канал 213 отстоит в осевом направлении от второго всасывающего канала 216 и располагается непосредственно у выпускного торца 98 и на отдалении от всасывающего торца 97. Второй выпускной канал 213 совпадает по оси и сообщается с выпускным отверстием 203.

В вариантах осуществления с несколькими секциями первый выпускной канал 215 и второй всасывающий канал 216 могут представлять собой выход и вход в теплообменник. Варианты осуществления с одной секцией могут включать первую секцию 221 с первым всасывающим каналом 211 и первым выпускным каналом 215 или вторую секцию 222 со вторым всасывающим каналом 216 и вторым выпускным каналом 213.

Первая секция 221 включает длину 223 первой секции, представляющую собой заранее заданную осевую длину, которая простирается между и включает первый всасывающий канал 211 и первый выпускной канал 215, а также осевой промежуток между первым всасывающим каналом 211 и первым выпускным каналом 215. Вторая секция 222 включает в себя длину 224 второй секции, представляющую собой заранее заданную осевую длину, которая простирается между и включает второй всасывающий канал 216 и второй выпускной канал 213, а также осевой промежуток между вторым всасывающим каналом 216 и вторым выпускным каналом 213.

Ротор 120 также содержит всасывающий торец и выпускной торец, сообщающиеся с всасывающим торцом 97 и выпускным торцом 98 центробежного газового компрессора 100 соответственно. Ротор 120 содержит промежуточный вал 122 всасывающего торца, промежуточный вал 124 выпускного торца и стяжной болт 126. Стяжной болт 126 проходит внутрь через промежуточный вал 122 всасывающего торца и промежуточный вал 124 выпускного торца. Стяжной болт 126 крепится или соединяется иным образом с промежуточным валом 122 всасывающего торца и промежуточным валом 124 выпускного торца. В изображенном варианте осуществления стяжной болт 126 входит в промежуточный вал 122 всасывающего торца и проходит через промежуточный вал 124 выпускного торца. Возможно использование других конфигураций ротора, промежуточного вала и вала.

Рабочие колеса 133 крепятся или соединяются вместе иным образом, образуя ротор в сборе 127. Ротор в сборе 127 соединяется с ротором 120. В представленном варианте осуществления ротор в сборе 127 простирается между промежуточным валом 122 всасывающего торца и промежуточным валом 124 выпускного торца и соединяется с ними. Длина ротора в сборе 127 зависит от требуемой производительности рабочих колес 133. Требуемая производительность определяет количество рабочих колес 133 и осевую длину рабочих колес 133. В некоторых вариантах осуществления ротор 120 и ротор в сборе 127 не содержат каких-либо проставок ротора. Проставка ротора применяется в вариантах, когда ступень короче, чем допускают размеры корпуса 200.

Ступень 130 может подразделяться на секционные ступени для каждой секции в корпусе 200. В предлагаемом варианте осуществления ступень 130 включает ступень первой секции 131 и ступень второй секции 132. Каждая ступень секции способна включать в себя впускное отверстие 146 ступени и выпускное отверстие 147 ступени. Впускное отверстие 146 ступени сообщается с всасывающим каналом в теле 210, например, с первым всасывающим каналом 211 или вторым всасывающим каналом 216. Выпускное отверстие 147 ступени сообщается с выпускным каналом в теле 210, например, с первым выпускным каналом 215 или вторым выпускным каналом 213.

Каждая ступень секции способна включать в себя межступенной проем 148 между местами примыкания рабочих колес 133. Каждый межступенной проем 148 включает в себя диффузор 149, способный рассеивать сжатый газ перед его дополнительным сжатием последующим рабочим колесом 133. Выпускные отверстия 147 ступени могут также включать в себя диффузор 149.

Число ступеней и длина каждой ступени определяется исходя из требуемой производительности и размеров центробежного рабочего колеса 133, связанного с данной ступенью. Длина 129 ступени для ступени в каждой секции определяется как осевая длина от впускного отверстия 146 ступени до выпускного отверстия 147 ступени.

Ступень 130 может включать несколько диафрагм, соединяемых, например, болтами, образующих различные входы, выходы и проемы в ступени 130. В изображенном варианте осуществления ступень первой секции 131 включает входную диафрагму 134, диафрагму 141 первой ступени, диафрагму 140 ступени, диафрагму 142 последней ступени, несколько межступенных диафрагм 143 и выпускную диафрагму 135. Впускная диафрагма 134 образует часть впускного отверстия 146 ступени и примыкает к торцевой крышке 150 на всасывающем торце 97. Диафрагма 141 первой ступени образует оставшуюся часть впускного отверстия 146 ступени и часть межступенного проема 148.

Диафрагма 140 ступени образует часть диффузора 149 передней ступени и часть межступенного проема 148, примыкающей задней ступени, и соединяется с диафрагмой 141 первой ступени. Внутрисекционная диафрагма 136 располагается между диафрагмой 141 первой ступени и примыкающей диафрагмой 140 ступени, образуя оставшуюся часть межступенного проема 148, включая диффузор 149. Внутрисекционная диафрагма 136 присоединяется к диафрагме 140 ступени.

Диафрагма 142 последней ступени образует часть диффузора 149 и часть выпускного отверстия 147 ступени. Диафрагма 142 последней ступени присоединяется к диафрагме 140 ступени. Другая внутрисекционная диафрагма 136 соединяется с диафрагмой 142 последней ступени и располагается между диафрагмой 140 ступени и диафрагмой 142 последней ступени.

Ступень 130 включает секционную перегородку 138 и межступенную диафрагму 143. Секционная перегородка 138 проходит в радиальном направлении внутрь от корпуса 200 вдоль оси между первым выпускным каналом 215 и вторым всасывающим каналом 216. Секционная перегородка 138 присоединяется к диафрагме 142 последней ступени в ступени первой секции 131. Межступенная диафрагма 143 присоединяется к секционной перегородке 138 и образует часть выпускного отверстия 147 ступени в ступени первой секции 131 и часть впускного отверстия 146 ступени в ступени второй секции 132.

Ступень второй секции 132 имеет аналогичную конфигурацию диафрагм, что и ступень первой секции 131. В изображенном варианте осуществления ступень второй секции 132 включает другую диафрагму 140 ступени и другую внутрисекционную диафрагму 136 между диафрагмой 141 первой ступени и диафрагмой 142 последней ступени. В зависимости от числа ступеней в каждой секции ступени используется большее или меньшее число диафрагм, например диафрагм 140 ступени и внутрисекционных диафрагм 136. В изображенном варианте осуществления ступень второй секции 132 также содержит выпускную диафрагму 135, примыкающую к диафрагме 142 последней ступени в ступени второй секции 132 и примыкающую к торцевой крышке 150, расположенной на выпускном торце 98.

В изображенном варианте осуществления ступень первой секции 131 и ступень второй секции 132 сконфигурированы так, чтобы пропускать поток в том же направлении. В изображенном варианте осуществления ступень первой секции 131 и/или ступень второй секции 132 сконфигурированы так, чтобы пропускать поток в противоположном направлении. Всасывающий канал и выпускной канал для каждой секции может быть развернут в обратном направлении, чтобы создать обратный поток. Соответствующее всасывающее отверстие и выпускное отверстие для каждой секции также может быть развернуто в обратном направлении.

Торцевые крышки 150 располагаются на всасывающем торце 97 и выпускном торце 98. Каждая торцевая крышка 150 располагается, по меньшей мере, частично внутри тела 210. Каждая торцевая крышка 150 представляет собой тело вращения и способна, по меньшей мере, частично закрывать торец центробежного газового компрессора 100. Каждая торцевая крышка 150 включает тело 158 торцевой крышки и фиксатор 159, проходящий в радиальном направлении наружу от тела 158 торцевой крышки.

Ротор 120 и присоединенные элементы, например рабочие колеса 133, крепятся в подшипниковых узлах 160. Подшипниковые узлы 160 располагаются в радиальном направлении внутрь от торцевой крышки 150 и удерживаются торцевой крышкой 150. Уплотнительные узлы 170 располагаются в осевом направлении, примыкая к каждому подшипниковому узлу 160, и радиально внутрь от торцевой крышки 150. Уплотнительные узлы 170 способны поддерживать давление в центробежном газовом компрессоре 100.

Корпус 200 содержит выпускную ограничивающую стенку 244 и всасывающую ограничивающую стенку 243. Выпускная ограничивающая стенка 244 представляет собой кольцеобразный диск, выступающий радиально внутрь от тела 210 на выпускном торце 98. Выпускная ограничивающая стенка 244 образует выпускной паз 242 торцевой крышки, способный фиксировать торцевую крышку 150 в выпускном торце 98 корпуса 200.

Всасывающая ограничивающая стенка 243 простирается радиально внутрь от тела 210 на всасывающем торце 97. Всасывающая ограничивающая стенка 243 образует часть паза 240 для разрезного кольца. Всасывающей паз 241 торцевой крышки примыкает к пазу 240 для разрезного кольца. Всасывающей паз 241 торцевой крышки имеет меньший диаметр, чем паз 240 для разрезного кольца. Всасывающей паз 241 торцевой крышки имеет больший диаметр, чем диаметр секций внутри корпуса 200, например, первой секции 221 или второй секции 222.

В изображенном варианте осуществления выпускная ограничивающая стенка 244, всасывающая ограничивающая стенка 243, выпускной паз 242 торцевой крышки, всасывающей паз 241 торцевой крышки и паз 240 для разрезного кольца облегчают монтаж центробежного газового компрессора 100, начиная от выпускного торца 98 до всасывающего торца 97. В других вариантах осуществления выпускная ограничивающая стенка 244, всасывающая ограничивающая стенка 243, выпускной паз 242 торцевой крышки, всасывающей паз 241 торцевой крышки и паз 240 для разрезного кольца могут быть развернуты в обратном направлении, чтобы облегчить монтаж центробежного газового компрессора, начиная от всасывающего торца 97 до выпускного торца 98.

Центробежный газовый компрессор 100 включает разрезное кольцо 152, опорное кольцо 153 и, по меньшей мере, одну проставку статора, например проставку статора 154 всасывающего торца и проставку статора 156 выпускного торца. Разрезное кольцо 152 располагается в пазе 240 для разрезного кольца и способно удерживать вместе различные компоненты центробежного газового компрессора 100. Разрезное кольцо 152 располагается в радиальном направлении наружу от части тела 158 торцевой крышки 150 у выпускного торца 97 и, по меньшей мере, частично совпадает в радиальном направлении с фиксатором 159. Опорное кольцо 153 располагается в радиальном направлении между разрезным кольцом 152, примыкая к нему, и телом 158 торцевой крышки. Опорное кольцо 153 присоединяется, например, болтами к торцевой крышке 150.

Проставка статора 154 всасывающего торца располагается в осевом направлении между разрезным кольцом 152, примыкая к нему, и фиксатором 159 торцевой крышки 150 на всасывающем торце 97. Проставка статора 154 всасывающего торца удерживает в осевом направлении и ограничивает в осевом направлении смещение торцевой крышки 150 в корпусе 200. Проставка статора 154 всасывающего торца имеет кольцевой профиль.

Проставка статора 156 выпускного торца располагается в осевом направлении к выпускной ограничивающей стенке 244, примыкая к ней, и к фиксатору 159 торцевой крышки 150 на выпускном торце 98. Проставка статора 156 выпускного торца удерживает в осевом направлении и ограничивает в осевом направлении смещение торцевой крышки 150 в корпусе 200. Проставка статора 156 выпускного торца имеет кольцевой профиль.

На рис. 2 представлен местный разрез корпуса 200, изображенного на рис. 1. На рис. 3 представлен местный разрез противоположной стороны корпуса 200, изображенного на рис. 2. На рис. 3 представлен частичный местный разрез с рис. 2. Как показано на рис. 2 и 3, корпус 200 также включает центральное всасывающее отверстие 205 с фланцем 206 центрального всасывающего отверстия и центральное выпускное отверстие 207 с фланцем 208 центрального выпускного отверстия. Центральное выпускное отверстие 207 отстоит в осевом направлении от центрального всасывающего отверстия 205. Центральное всасывающее отверстие 205 совпадает по оси и сообщается со вторым всасывающим каналом 216. Центральное выпускное отверстие 207 совпадает по оси и сообщается с первым выпускным каналом 215.

Первый всасывающий канал 211 ​​представляет собой кольцевой паз в теле 210. Ширина 212 всасывающего канала представляет собой постоянную осевую длину. Глубина первого всасывающего канала 211 убывает по конусу, уменьшаясь по мере расширения паза по периферии в сторону от всасывающего отверстия 201. Второй выпускной канал 213 ​​также представляет собой кольцевой паз в теле 210. Ширина 214 выпускного канала представляет собой постоянную осевую длину. Глубина второго выпускного канала 213 убывает по конусу, уменьшаясь по мере расширения паза по периферии в сторону от выпускного отверстия 203. Уменьшение поперечного сечения первого всасывающего канала 211 и второго выпускного канала 213 поддерживает скорость газа в первом всасывающем канале 211 и во втором выпускном канале 213. Первый всасывающий канал 211 и второй выпускной канал 213 имеют прямоугольное сечение.

Первый выпускной канал 215 и второй всасывающий канал 216 также представляют собой кольцевые пазы в теле 210. Первый выпускной канал 215 и второй всасывающий канал 216 также убывают по конусу для поддержания скорости газа в первом выпускном канале 215 и втором всасывающем канале 216.

На рис. 4 представлен вид в поперечном разрезе альтернативного варианта центробежного газового компрессора 100, изображенного на рис. 1. Как показано на рис. 1 и 4, длины 129 ступени в ступени первой секции 131 и в ступени второй секции 132 больше в варианте осуществления, представленном на рис. 4, чем в варианте осуществления, представленном на рис. 1. Первый всасывающий канал 211 и ширина 212 всасывающего канала выполнены таким образом, что впускное отверстие 146 ступени для ступени первой секции 131 в осевом направлении располагается в пределах осевых размеров первого всасывающего канала 211 и сообщается с первым всасывающим каналом 211 независимо от длины 129 ступени в ступени первой секции 131. Хотя впускное отверстие 146 ступени может быть смещено в зависимости от длины 129 ступени, но выпускное отверстие 147 ступени в ступени первой секции 131 может оставаться в фиксированном/относительно фиксированном положении. Первый выпускной канал 215 достаточно широк, чтобы находиться в сообщении с выпускным отверстием 147 ступени в фиксированном/относительно фиксированном положении.

Второй выпускной канал 213 и ширина 214 выпускного канала выполнены таким образом, что выпускное отверстие 147 ступени для ступени второй секции 132 в осевом направлении располагается в пределах осевых размеров второго выпускного канала 213 и сообщается со вторым выпускным каналом 213 независимо от длины 129 ступени в ступени второй секции 132. Хотя выпускное отверстие 147 ступени может быть смещено, исходя из длины 129 ступени, но впускное отверстие 146 ступени в ступени второй секции 132 может оставаться в фиксированном/относительно фиксированном положении. Второй всасывающий канал 216 достаточно широк, чтобы находиться в сообщении с впускным отверстием 146 ступени в фиксированном/относительно фиксированном положении.

В вариантах осуществления с одной секцией может использоваться конфигурация первой секции 221 со ступенью первой секции 131 или конфигурация второй секции 222 со ступенью второй секции 132. Варианты осуществления с одной секцией могут также включать в себя только одно всасывающее отверстие, например всасывающее отверстие 201, и одно выпускное отверстие, например выпускное отверстие 203. Вход и выход при выбранной конфигурации совпадают с одним всасывающим отверстием и одним выпускным отверстием соответственно.

В одном варианте осуществления ширина 212 всасывающего канала составляет, по меньшей мере, 15% от длины 223 первой секции. В другом варианте осуществления ширина 212 всасывающего канала составляет от 20 до 50% от длины 223 первой секции. В еще одном варианте осуществления ширина 212 всасывающего канала составляет от 25 до 40% от длины 223 первой секции.

В некоторых вариантах осуществления ширина 212 всасывающего канала способна воспринимать более одной длины 129 ступени. В одном варианте осуществления длина 129 ступени состоит из первой длины, самой малой длины 129 ступени, и второй длины, самой большой длины 129 ступени, причем вторая длина составляет 15 и более процентов от первой длины. В другом варианте осуществления изменение длины 129 ступени от первой длины ко второй длине составляет от 15 до 40%. В еще одном варианте осуществления изменение длины 129 ступени составляет от 20 до 35%.

В некоторых вариантах осуществления ширина 212 всасывающего канала составляет, по меньшей мере, 10,16 см (4 дюйма). В других вариантах осуществления ширина 212 всасывающего канала составляет от 10,16 см (4 дюйма) до 25,4 см (10 дюймов). В других вариантах осуществления, ширина 212 всасывающего канала составляет от 12,7 см (5 дюйма) до 25,4 см (10 дюймов).

В одном варианте осуществления ширина 214 выпускного канала составляет, по меньшей мере, 15% от длины 224 второй секции. В другом варианте осуществления ширина 214 выпускного канала составляет от 20 до 50% от длины 224 второй секции. В еще одном варианте осуществления ширина 214 выпускного канала составляет от 25 до 40% от длины 224 второй секции.

В некоторых вариантах осуществления ширина 214 выпускного канала способна воспринимать более одной длины 129 ступени. В одном варианте осуществления длина 129 ступени состоит из первой длины, самой малой длины 129 ступени, и второй длины, самой большой длины 129 ступени, причем вторая длина составляет 15 или более процентов от первой длины. В другом варианте осуществления изменение длины 129 ступени от первой длины ко второй длине составляет от 15 до 40%. В еще одном варианте осуществления изменение длины 129 ступени составляет от 20 до 35%.

В некоторых вариантах осуществления ширина 214 выпускного канала составляет, по меньшей мере, 10,16 см (4 дюйма). В других вариантах осуществления ширина 214 выпускного канала составляет от 10,16 см (4 дюйма) до 25,4 см (10 дюймов). В других вариантах осуществления ширина 214 выпускного канала составляет от 12,7 см (5 дюйма) до 25,4 см (10 дюймов).

Каждая секция включает в себя всасывающий канал с шириной 212 всасывающего канала или выпускной канал с шириной 214 выпускного канала. В показанном варианте осуществления первая секция 221 включает в себя ширину 212 всасывающего канала, а вторая секция включает ширину 214 выпускного канала. В других вариантах осуществления первая секция 221 включает в себя ширину 214 выпускного канала, а/или вторая секция 222 включает ширину 213 всасывающего канала.

Расположение торцевой крышки 150 может меняться от варианта к варианту в зависимости от длины примыкающих ступеней. Осевая длина проставки статора 154 всасывающего торца и проставки статора 156 выпускного торца определяется длиной 129 ступени и последующим расположением торцевой крышки 150. Осевая длина проставки статора 154 всасывающего торца, показанная на рис. 4, короче осевой длины проставки статора 154 всасывающего торца, показанного на 152, из-за более длинной ступени первой секции 131 в варианте, показанном на рис. 4. Аналогично осевая длина проставки статора 156 выпускного торца, показанная на рис. 4, короче осевой длины проставки статора 156 выпускного торца, показанной на рис. 1, из-за более длинной ступени второй секции 132 в варианте, показанном на рис. 4. В некоторых вариантах осуществления корпус 200 и торцевая крышка 150 выполняются таким образом, что при максимальной длине 129 ступени, т.е. максимально возможной длине ступени в секции корпуса 200, проставка статора не требуется. В данных вариантах осуществления торцевая крышка 150 напрямую соприкасается с разрезным кольцом 152 или выпускной ограничивающей стенкой 244, если используется максимальная длина 129 ступени.

Варианты осуществления с одной секцией включают в себя зафиксированный торец относительно впускного/выпускного отверстия, который находится в фиксированном/относительно фиксированном положении. В данных вариантах осуществления торцевая крышка 150 способна оставаться в том же фиксированном положении для всех возможных конфигураций ступени. В данных вариантах осуществления торцевой крышке 150 не требуется проставка и она напрямую соприкасается с разрезным кольцом 152 или выпускной ограничивающей стенкой 244.

Возможные длины проставки статора 154 всасывающего торца непосредственно соответствуют возможной длине 129 ступени в ступени первой секции 131. В одном варианте осуществления проставка статора 154 всасывающего торца имеет номинальную длину, если длина 129 ступени максимальна, и может быть увеличена за счет возможного изменения длины 129 ступени, если длина 129 ступени минимальна. Возможное изменение длины 129 ступени осуществляется за счет ширины 212 всасывающего канала, например, уменьшением ширины 212 всасывающего канала на ширину впускного отверстия 146 ступени.

Возможные длины проставки статора 156 выпускного торца схожим образом напрямую соответствуют возможным длинам 129 ступени в ступени второй секции 132. Возможное изменение длины 129 ступени осуществляется за счет ширины 214 выпускного канала, например, уменьшением ширины 214 выпускного канала на ширину выпускного отверстия 147 ступени.

Промышленная применимость

Газовые компрессоры, например центробежные газовые компрессоры, используются для перемещения технологического газа. Центробежные газовые компрессоры часто используются в нефтяной и газовой промышленности для подачи природного газа на перерабатывающий завод или в трубопровод. Центробежные газовые компрессоры приводятся в движение газотурбинными двигателями, электродвигателями или другим источником энергии.

Ротор 120 обычно соединяется и приводится во вращение от источника энергии. Во время штатной работы технологический газ поступает во всасывающее отверстие 201 центробежного газового компрессора 100. Технологический газ поступает во впускное отверстие 146 ступени и сжимается одним или несколькими рабочими колесами 133, смонтированными на роторе 120 и рассеивается диффузорами 149. Сжатый технологический газ покидает ступень 130 через выпускное отверстие 147 ступени и выходит из центробежного газового компрессора 100 газа через выпускное отверстие 203. В некоторых вариантах осуществления центробежный газовый компрессор включает в себя несколько секций ступеней. Технологический газ выходит из центробежного газового компрессора и пропускается через теплообменник перед направлением его во вторую секцию ступеней.

Размер и длина ротора 127 в сборе и соответствующей ступени определяется производительностью и степенью сжатия, необходимой для заказчика. Часто корпус проектируется по размеру и длине ступени после их определения для ступени. Проектирование специального корпуса с конкретной конфигурацией ступени является затратной и требует много времени, что увеличивает время поставки и затраты для потребителя. После проектирования корпуса его следует изготовить до начала монтажа центробежного газового компрессора.

Корпус 200 представляет собой унифицированный корпус, способный адаптироваться к работе с несколькими длинами 129 ступени. Корпус 200 проектируется и изготавливается заранее до проектирования ступени, например, путем отливки, что существенно экономит время на проектирование и изготовление корпуса 200 от момента заказа клиента и доставки центробежного газового компрессора 100 клиенту. Корпус 200 позволяет снизить затраты, поскольку инженерам не надо разрабатывать проект заново. Затраты на изготовление корпуса 200 также уменьшаются благодаря методу моноблочной отливки/моноблочной обработки каждого корпуса 200.

Корпус 200 позволяет осуществлять модификацию существующего центробежного газового компрессора 100. Со временем требования заказчика к производительности и давлению могут измениться. Поскольку корпус 200 вмещает несколько длин ступеней, то ступень может быть изменена быстрее, чем выполнение требования заказчика по поставке совершенно нового центробежного газового компрессора 100. При изменении ступени новая проставка статора, например проставка статора 154 всасывающего торца или проставка статора 156 выпускного торца, адаптируется под необходимую новую длину 129 ступени.

Предшествующее подробное описание носит лишь иллюстративный характер и не предназначено для ограничения изобретения или применения и использования настоящего изобретения. Описанные варианты осуществления не ограничены в использовании в сочетании с определенным типом центробежного газового компрессора. Следовательно, хотя изобретение для удобства объяснения изображает и описывает конкретный корпус, следует понимать, что корпус в соответствии с этим изобретением может быть реализован в различных других конфигурациях, может быть использован с различными другими типами центробежного газового компрессора и может быть использован в других типах машин. Кроме того, отсутствует какое-либо намерение иметь связь с какой-либо теорией, представленной в предпосылках изобретения или подробном описании. Следует понимать, что рисунки имеют увеличенные размеры для лучшей иллюстрации показываемых позиций и не являются ограничением, если не указано иное.

Изобретение относится к унифицированному корпусу (200) центробежного газового компрессора (100). Унифицированный корпус (200) включает тело (210), всасывающее отверстие, простирающееся из тела (210), выпускное отверстие, простирающееся из тела (210), и первую секцию (221) внутри тела (210). Первая секция (221) включает всасывающий канал (211), сообщающийся с всасывающим отверстием, и выпускной канал (215), сообщающийся с выпускным отверстием. Первая секция (221) способна воспринимать более чем одну длину ступени (129) при образовании ступеней. Впускное отверстие (146) ступени сообщается с всасывающим каналом (211), а выпускное отверстие (147) ступени сообщается с выпускным каналом (215). Изобретение направлено на создание унифицированного корпуса. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Центробежный газовый компрессор (100), содержащий:

унифицированный корпус (200), представляющий собой тело (210) с центральной осью (95);

первую секцию (221), содержащую:

всасывающий канал (211), выполненный в теле (210); всасывающий канал (211), представляющий собой кольцевой паз;

выпускной канал (215), выполненный в теле (210) и отстоящий вдоль оси от всасывающего канала (211); выпускной канал (215), представляющий собой второй кольцевой паз; и

длину (223) первой секции, включающую всасывающий канал (211), выпускной канал (215) и осевой промежуток между ними;

ступень первой секции (131), расположенную внутри первой секции (221); ступень первой секции (131), включающую:

впускное отверстие (146) ступени, расположенное в пределах осевых размеров всасывающего канала (211);

выпускное отверстие (147) ступени, сообщающееся с выпускным каналом (215); и

длину (129) ступени, представляющую собой длину вдоль оси от впускного отверстия (146) ступени до выпускного отверстия (147) ступени; длину (129) ступени, состоящую из первой длины и второй длины, причем вторая длина составляет 15 или более процентов от первой длины;

торцевую крышку (150), примыкающую к ступени первой секции (131) и, по меньшей мере, частично расположенную внутри унифицированного корпуса (200); и

проставку статора (154), расположенную рядом с торцевой крышкой (150) и предназначенную для монтажа торцевой крышки (150) в унифицированном корпусе (200).

2. Центробежный газовый компрессор (100) по 1, отличающийся тем, что выпускной канал (215) включает ширину (214) выпускного канала; ширину (214) выпускного канала, представляющую собой вторую длину вдоль оси выпускного канала (215), и отличающийся тем, что ширина (214) выпускного канала составляет, по меньшей мере, 15% от длины (223) первой секции.

3. Центробежный газовый компрессор (100) по п. 2, отличающийся тем, что ширина (214) выпускного канала составляет от 10,16 см до 25,4 см.

4. Центробежный газовый компрессор (100) по 1, отличающийся тем, что всасывающий канал (211) включает ширину (212) всасывающего канала; ширину (212) всасывающего канала, представляющую собой вторую длину вдоль оси всасывающего канала (211), и отличающийся тем, что ширина (212) всасывающего канала составляет, по меньшей мере, 15% от длины (223) первой секции.

5. Центробежный газовый компрессор (100) по п. 4, отличающийся тем, что ширина (212) всасывающего канала составляет от 10,16 см до 25,4 см.

6. Центробежный газовый компрессор (100) по п. 4, дополнительно содержащий:

вторую секцию (222) внутри тела (210), примыкающую к первой секции (221); вторую секцию (222), включающую:

второй всасывающий канал (216), выполненный в теле (210);

второй выпускной канал (213), отстоящий от второго всасывающего канала (216); второй выпускной канал (213), представляющий собой второй кольцевой паз, выполненный в теле (210) и включающий:

ширину (214) выпускного канала; и

длину (224) второй секции, включающую второй всасывающий канал (216), второй выпускной канал (213) и второй осевой промежуток между ними; и

ступень второй секции (132), расположенную внутри второй секции (222); ступень второй секции (132), включающую:

второе впускное отверстие (146) ступени, сообщающееся со вторым всасывающим каналом (216);

второе выпускное отверстие (147) ступени, расположенное в пределах осевых размеров второго выпускного канала (213); и

вторую длину (129) ступени, простирающуюся от второго впускного отверстия (146) ступени до второго выпускного отверстия (147) ступени; вторую длину (129) ступени, состоящую из третьей длины и четвертой длины, причем четвертая длина составляет пятнадцать или более процентов от третьей длины;

7. Центробежный газовый компрессор (100) по п. 6, отличающийся тем, что ширина (214) выпускного канала составляет, по меньшей мере, 15% от длины (224) второй секции.

8. Центробежный газовый компрессор (100) по п. 6, отличающийся тем, что ширина (214) выпускного канала составляет от 10,16 см до 25,4 см.

9. Центробежный газовый компрессор (100) по п. 1, отличающийся тем, что всасывающий канал (211) имеет прямоугольное сечение, которое убывает по конусу, уменьшаясь, по мере расширения всасывающего канала (211), по периферии в сторону от всасывающего отверстия.

10. Центробежный газовый компрессор (100) по п. 1, отличающийся тем, что проставка статора (154) имеет вторую осевую длину, зависящую от длины ступени (129).