ИЗВЛЕЧЕНИЕ СУХОГО ГАЗА ИЗ КОМПРЕССОРА ВЛАЖНОГО ГАЗА Российский патент 2018 года по МПК F04D31/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к компрессорам, а конкретно - к турбокомпрессорам. Раскрытые здесь воплощения относятся к так называемым турбокомпрессорам влажного газа, то есть турбомашинам, которые спроектированы для обработки газа, содержащего жидкие загрязняющие примеси в форме капель, а иногда также и твердые загрязняющие примеси.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Турбомашины содержат узлы, которые особенно чувствительны к твердым и/или жидким частицам. Типичные узлы, которые должны быть защищены от проникновения твердых и/или жидких веществ в турбомашине, например, в центробежном компрессоре, включают, не ограничиваясь этим, активные магнитные подшипники, масляные подшипники, электрические двигатели и т.п. Обычно такие узлы можно объединить в корпусе турбомашины, например, в отсеке, который отделен от отсека, заключающего в себе крыльчатки компрессора, и в котором обрабатывают влажный газ.

Для отделения первого отсека, содержащего крыльчатки компрессора, от соседних отсеков, содержащих чувствительные к загрязняющим примесям узлы, такие как подшипники и электрические двигатели, обычно обеспечивают уплотняющие приспособления и устройства. В некоторых известных воплощениях для изоляции отсека, содержащего один или большее количество чувствительных к загрязнениям узлов, от отсека, содержащего компрессор, а более конкретно крыльчатки компрессора, посредством которых обрабатывают загрязненный газ, то есть газ, содержащий загрязняющие примеси в форме жидких и/или твердых частиц, применяют буферные уплотнения.

В буферные уплотнения подают сухой газ, чтобы создать между двумя отсеками газовый барьер, задачей которого является предотвращение доступа загрязняющих примесей из отсека компрессора в защищенные отсеки, содержащие чувствительный к загрязняющим примесям узел (узлы) компрессора.

Сухой газ также применяют в так называемых сухих газовых уплотнениях, которые обеспечивают, например, для эффективного отделения внутреннего объема компрессора от окружающей среды.

Иногда сухой газ обеспечивают из внешнего источника чистого газа. Однако, особенно в установках, расположенных на шельфе, обеспечение источника чистого сухого газа является дорогостоящей операцией, так как вблизи расположенных на шельфе установок такие источники недоступны. Поэтому были разработаны устройства, которые используют для обеспечения сухого газа для буферных уплотнений тот же самый газ, который обрабатывают компрессором. Газ отбирают из компрессора, очищают и кондиционируют в модуле сухого газа и т.п., а затем подают в буферные уплотнения.

Таким образом, имеется необходимость усовершенствования этих устройств и более эффективного обеспечения различных узлов компрессора сухим газом, извлеченным из основного газового потока, обрабатываемого компрессором.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному из аспектов, настоящее изобретение относится к центробежному компрессору влажного газа, который включает корпус компрессора и по меньшей мере одну крыльчатку, расположенную в корпусе компрессора с возможностью вращения вокруг оси вращения. Компрессор дополнительно включает стационарный диффузор, расположенный в корпусе компрессора и проходящий вокруг крыльчатки. Диффузор включает изогнутый концевой участок с радиально изогнутой внутренней стенкой и радиально изогнутой внешней стенкой. Форма внутренней и внешней изогнутых стенок является такой, что в продольном направлении, то есть в плоскости, включающей ось вращения, внутренняя изогнутая стенка имеет меньший радиус кривизны, чем внешняя изогнутая стенка. Для отведения сухого газа из основного газового потока, прошедшего через крыльчатку, обеспечено множество каналов для отвода сухого газа. Каждый из этих каналов обеспечен соответствующим впускным отверстием. Впускные отверстия расположены по окружности, то есть вокруг оси вращения, и на внутренней изогнутой стенке изогнутого концевого участка диффузора. Кроме того, каждый канал для отвода сухого газа проходит от соответствующего впускного отверстия по направлению к оси вращения, и наклонен в радиальном направлении, так что по меньшей мере первый участок каждого канала для отвода сухого газа, то есть участок в его впускном отверстии, ориентирован в противоточном направлении по отношению к направлению потока газа в изогнутом концевом участке диффузора.

Согласно дополнительному аспекту, настоящее изобретение относится к центробежному компрессору влажного газа, содержащему корпус компрессора и множество последовательно расположенных крыльчаток, размещенных в корпусе компрессора с возможностью вращения вокруг оси вращения. Компрессор дополнительно включает соответствующий стационарный диффузор, расположенный в корпусе компрессора и проходящий вокруг каждой крыльчатки; при этом каждый диффузор имеет изогнутый концевой участок с радиально изогнутой внутренней стенкой и радиально изогнутой внешней стенкой. В продольном направлении, то есть в меридиональной плоскости, включающей ось вращения, внутренняя изогнутая стенка имеет меньший радиус кривизны, чем внешняя изогнутая стенка. Дополнительно обеспечено множество каналов для отвода сухого газа. Каждый канал снабжен соответствующим впускным отверстием, одним из множества впускных отверстий, расположенных по окружности, то есть вокруг оси вращения, и на внутренней изогнутой стенке изогнутого концевого участка диффузора крыльчатки, расположенной самой последней по ходу потока. Каждый канал для извлечения сухого газа проходит от соответствующего впускного отверстия по направлению к оси вращения, и наклонен по отношению к радиальному направлению, так что по меньшей мере на первом участке, то есть во впускном отверстии, каждый канал для отвода сухого газа ориентирован в противоточном направлении по отношению к направлению потока газа в изогнутом концевом участке диффузора.

Сухой газ можно извлечь в области диффузора, где температура и давление газа выше, чем температура и давление газа на входе в крыльчатку. Как следует понимать в тексте данного описания, сухой газ представляет собой газ с пониженным содержанием жидкости или твердого вещества или газ, не содержащий жидкость или твердое вещество. Противоточная организация каналов для отвода сухого газа снижает, или по существу устраняет, по меньшей мере часть жидких/твердых частиц, увлекаемых основным потоком газа, таким образом снижая количество жидких или твердых частиц в отведенном потоке газа.

Согласно дополнительному аспекту, в данном описании раскрыт способ обеспечения потока сухого газа в узел центробежного компрессора влажного газа, состоящего из: корпуса компрессора; по меньшей мере одной крыльчатки, расположенной в корпусе компрессора с возможностью вращения вокруг оси вращения; стационарного диффузора, расположенного в корпусе компрессора и проходящего вокруг крыльчатки, при этом диффузор имеет изогнутый концевой участок с радиально изогнутой внутренней стенкой и радиально изогнутой внешней стенкой, в плоскости сечения, содержащей ось вращения, то есть в меридиональной плоскости; при этом внутренняя изогнутая стенка имеет меньший радиус кривизны, чем внешняя изогнутая стенка. Способ включает следующие стадии:

обеспечение множества каналов для отвода сухого газа, каждый из которых снабжен соответствующим впускным отверстием, причем впускные отверстия расположены по окружности, то есть вокруг оси вращения, и на внутренней изогнутой стенке изогнутого концевого участка диффузора; при этом каждый канал для отвода сухого газа проходит от соответствующего впускного отверстия по направлению к оси вращения и наклонен в радиальном направлении, так что по меньшей мере в соответствующем впускном отверстии каждый канал для отвода сухого газа ориентирован в противоточном направлении по отношению к направлению потока газа в концевом участке диффузора;

отведение потока сухого газа через каналы для отвода сухого газа;

подача сухого газа в узел центробежного компрессора.

Согласно еще одному аспекту, раскрыт способ обеспечения потока сухого газа в узел центробежного компрессора влажного газа, состоящего из: корпуса компрессора; множества крыльчаток, расположенных в корпусе компрессора с возможностью вращения вокруг оси вращения; стационарного диффузора для каждой крыльчатки, расположенного в корпусе компрессора и проходящего вокруг соответствующей крыльчатки, при этом каждый диффузор имеет изогнутый концевой участок с радиально изогнутой внутренней стенкой и радиально изогнутой внешней стенкой, в меридиональной плоскости, то есть в плоскости, включающей ось вращения, причем внутренняя изогнутая стенка имеет меньший радиус кривизны, чем внешняя изогнутая стенка. Способ включает следующие стадии:

обеспечение множества каналов для отвода сухого газа, каждый из которых имеет соответствующее впускное отверстие, причем эти впускные отверстия расположены по окружности, то есть вокруг оси вращения, и на внутренней изогнутой стенке изогнутого концевого участка диффузора, расположенного самым последним по ходу потока; причем каждый канал для отвода сухого газа проходит от соответствующего впускного отверстия по направлению к оси вращения и наклонен в радиальном направлении, так что по меньшей мере в соответствующем впускном отверстии каждый канал для отвода сухого газа ориентирован в противоточном направлении по отношению к направлению потока газа в изогнутом концевом участке диффузора;

отведение сухого газа через каналы для отвода сухого газа;

подача сухого газа в узел центробежного компрессора.

Признаки и воплощения раскрыты в тексте данного описания и дополнительно изложены в прилагаемой формуле изобретения, которая составляет неотъемлемую часть данного патентного описания. Вышеприведенное краткое описание излагает признаки различных воплощений настоящего изобретения, чтобы можно было лучше понять следующее далее подробное описание, и чтобы можно было лучше оценить вклад настоящего изобретения в развитие техники. Конечно, существуют другие признаки данного изобретения, которые будут описаны далее и которые будут изложены в прилагаемой формуле изобретения. В этом отношении, перед подробным разъяснением нескольких воплощений данного изобретения, следует понимать, что различные воплощения данного изобретения не ограничены в их применении подробностями конструкции и расположением узлов, которые изложены в последующем описании или проиллюстрированы на чертежах. У данного изобретения могут быть другие воплощения, и его можно применить на практике и осуществить различными путями. Кроме того, следует понимать, что используемые здесь формулировки и термины применяют для целей описания, и их не следует рассматривать как ограничивающие.

По существу, специалисты в данной области могут оценить, что концепцию, на которой основано настоящее изобретение, легко можно использовать как основу для разработки других структур, способов и/или устройств, для осуществления некоторых целей настоящего изобретения. Поэтому важно рассматривать формулу изобретения как включающую такие эквивалентные конструкции, если только они не выходят за пределы сущности и объема настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Более полную оценку раскрытых воплощений настоящего изобретения и многих из его ожидаемых преимуществ легко можно получить, когда они становятся более понятными со ссылкой на следующее далее подробное описание, при рассмотрении его в сочетании с прилагаемыми чертежами, где:

Фиг. 1 иллюстрирует вид в частичном разрезе центробежного компрессора согласно первому воплощению настоящего изобретения;

Фиг. 1А иллюстрирует увеличенную деталь Фиг. 1;

Фиг. 2 иллюстрирует вид в частичном разрезе центробежного компрессора согласно другому воплощению настоящего изобретения;

Фиг. 3 иллюстрирует вид в разрезе по линии III-III на Фиг. 1;

Фиг. 4 и 5 иллюстрируют диаграммы векторов скоростей газа в меридиональной плоскости и в тангенциальной плоскости, соответственно;

Фиг. 6 иллюстрирует принципиальную схему агрегата двигатель-компрессор, состоящего из компрессорной секции и секции электрического двигателя для приведения во вращение компрессорной секции.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВОПЛОЩЕНИЙ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее подробное описание примеров воплощений ссылается на прилагаемые чертежи. Одинаковые численные ссылки на различных чертежах обозначают одинаковые или сходные детали. Кроме того, чертежи не обязательно выполнены в масштабе. К тому же последующее подробное описание не ограничивает данное изобретение. Напротив, объем данного изобретения определен прилагаемой формулой изобретения.

По всему тексту данного описания ссылки на «одно воплощение» или «одно из воплощений» или «некоторые воплощения» означают, что конкретные признаки, структуры или характеристики, описанные в связи с каким-либо воплощением, включены по меньшей мере в одно воплощение раскрытого объекта изобретения. Так, появление фразы «в одном воплощении» или «в одном из воплощений» или «в некоторых воплощениях» в различных местах по тексту данного описания не обязательно относится к одному и тому же воплощению. Кроме того, конкретные признаки, структуры или характеристики можно комбинировать любым подходящим образом в одном или нескольких воплощениях.

Фиг. 1 иллюстрирует вид в частичном разрезе примера воплощения многоступенчатого центробежного компрессора, представляющего собой объект изобретения, раскрытый в данном описании. На Фиг. 1 центробежный компрессор обозначен цифрой 1. Центробежный компрессор 1 включает корпус 3 компрессора, имеющий вход 5 для газа и выход 7 для газа.

В примере воплощения, изображенном на Фиг. 1, центробежный компрессор 1 включает первую крыльчатку 9 и вторую крыльчатку 11, смонтированные на валу 13 с возможностью их вращения, вместе с валом, вокруг оси вращения А-А. Вал 13 поддерживают в корпусе 3 компрессора подходящие подшипниковые устройства, не описанные здесь подробно и известные специалистам в данной области.

Вход 5 для газа соединен по текучей среде с приемной камерой 14 для газа, откуда газ, который должен быть сжат, подают к первой крыльчатке 9. В примере воплощения, изображенном на Фиг. 1, первая крыльчатка 9 представляет собой закрытую крыльчатку (крыльчатку с бандажом) и состоит из диска 9D крыльчатки и бандажа 9S крыльчатки с входным отверстием 9Е крыльчатки. Уплотнительное устройство 16 действует совместно с входным отверстием 9Е крыльчатки, предотвращая или ограничивая утечку газа от выхода крыльчатки обратно по направлению к входу в крыльчатку. Между диском 9D крыльчатки и бандажом 9S крыльчатки расположены лопасти 9В крыльчатки, каждая из которых имеет заднюю кромку 9Т и переднюю кромку 9L. Газ, проходящий через пространство между расположенными рядом лопастями 9В крыльчатки, ускоряется при прохождении от передней кромки 9L к задней кромке 9Т.

Ниже по ходу потока и вокруг первой крыльчатки 9 расположены диффузор 15 и направляющий аппарат 17. Газ, выходящий из первой крыльчатки 9, проходит через диффузор 15 и направляющий аппарат 17 по направлению к входу во вторую крыльчатку 11. В некоторых воплощениях диффузор 15 и/или направляющий аппарат 17 могут быть облопаченными, то есть снабженными стационарными лопастями, которые обозначены как 17В на Фиг. 1 и 2. Ускоренный газ из первой крыльчатки 9 проходит через диффузор 15, где кинетическую энергию газа по меньшей мере частично превращают в энергию давления, таким образом увеличивая давление газа, поступающего во вторую крыльчатку 11.

В воплощении, изображенном на Фиг. 1, вторая крыльчатка 11 включает диск 11D крыльчатки, бандаж 11S крыльчатки и комплект лопастей 11В крыльчатки, расположенных между ними и формирующих каналы для потока газа, в которых газ ускоряют. Бандаж 11S крыльчатки снабжен входным отверстием 11Е, которое действует совместно с уплотнительным устройством 19, предотвращая или ограничивая утечку или обратное течение сжатого газа от выхода крыльчатки по направлению к входу в крыльчатку. Численные ссылки 11Т и 11L обозначают задние кромки и передние кромки лопастей 11В.

Диффузор 21 расположен ниже по ходу потока и вокруг второй крыльчатки 11 и получает из нее поток газа. В некоторых воплощениях диффузор 21 может быть облопаченным, то есть снабженным внутри стационарными лопастями для направления потока газа. Газ, проходящий через вторую крыльчатку 11, ускоряется крыльчаткой 11, а затем замедляется в диффузоре 21, где часть кинетической энергии ускоренного газа превращается в энергию давления, повышая давление газа.

Диффузор 21 соединен по текучей среде со спиральной камерой 23, окружающей вал 13 компрессора. Спиральная камера 23 соединена по текучей среде с выходом 7 для газа, откуда выпускают сжатый газ.

Диффузор 21 включает изогнутый концевой участок 21А, который заканчивается в спиральной камере 23. Изогнутый концевой участок 21А диффузора 21 имеет радиально изогнутую внутреннюю стенку 27 и радиально изогнутую внешнюю стенку 29.

Как наилучшим образом показано на Фиг. 1А, в некоторых воплощениях радиально изогнутая внутренняя стенка 27 может быть сформирована на кольцеобразном элементе 31, который может быть изготовлен отдельно от участка 33 диафрагмы, который формирует аварийное сигнальное устройство диффузора 21. Кольцеобразный элемент 31 затем монтируют на участке 33 диафрагмы и соединяют с ней как единое целое.

Каналы 35 для отвода сухого газа обеспечены в стационарном устройстве, образованном кольцеобразным элементом 31 и участком 33 диафрагмы. В некоторых воплощениях каналы 35 для отвода сухого газа могут состоять из первого участка 35А канала для отвода, вырезанного механической обработкой в кольцеобразном элементе 31, и второго участка 35В канала для отвода, вырезанной механической обработкой в участке 33 диафрагмы. Эти два участка 35А, 35В каждого канала 35 для отвода сухого газа могут иметь различные диаметры, как показано в виде D1 и D2 на Фиг. 1А и 3.

Согласно некоторым воплощениям, множество каналов 35 для отвода сухого газа размещено вокруг кольцеобразного образования из стационарных элементов 31, 33 вокруг оси А-А вращения вала 13. На Фиг. 3 показаны только некоторые из каналов 35 для отвода сухого газа. Следует понимать, что количество и, следовательно, угловое расстояние между соседними каналами 35 для отвода сухого газа может изменяться в соответствии с потребностями и конструктивными ограничениями и соображениями. В некоторых воплощениях могут быть обеспечены от 10 до 50 каналов 35 для отвода сухого газа.

В некоторых воплощениях участок 35А каждого из каналов 35 для отвода сухого газа может лежать на плоскости, которая по существу перпендикулярна оси А-А вращения, как показано на Фиг. 1. В особенно предпочтительных воплощениях направление первого участка 35А каждого из каналов 35 для отвода сухого газа, видимое в плоскости, перпендикулярной к оси А-А вращения, наклонено по отношению к радиальному направлению, как это наилучшим образом показано на Фиг. 3.

В плоскости, перпендикулярной оси А-А вращения, ось X каждого участка 35А канала для отвода образует угол α с радиальным направлением R, как показано на Фиг. 3. Направление участка 35А канала для отвода является таким, что ось X участка 35А канала для отвода наклонена по отношению к радиальному направлению R, в том же направлении, что и тангенциальная скорость газа на изогнутом участке 21А диффузора 21.

Каждый канал 35 для отвода сухого газа имеет вход для газа, образованный соответствующим отверстием 37, расположенным на радиально изогнутой внутренней стенке 27. Как более подробно будет разъяснено далее, поток газа направляют в другую сторону от основного потока газа в диффузоре 31 по направлению к каналам 35 для отвода сухого газа через отверстия 37, чтобы обеспечить поток сухого газа.

В воплощении, изображенном на Фиг. 1, канал 35 для отвода сухого газа проходит в направлении к кольцеобразной камере 41, образованной между участком 33 диафрагмы и промежуточным кольцеобразным элементом 43, который окружает балансировочный цилиндр 45, смонтированный с возможностью вращения на валу 13 компрессора. Можно обеспечить проходы 47 для газа, которые соединяют полость 41 с соответствующими шунтирующими каналами 49, организованными вокруг балансировочного цилиндра 45 и подающими поток газа в уплотнительное устройство 51.

При работе компрессора 1 основной поток газа пропускают через первую и вторую крыльчатки 9 и 10. Газ при более низком давлении входит в компрессор через вход 5 для газа и выходит при более высоком давлении через выход 7 для газа.

Газ, обработанный центробежным компрессором 1, может содержать твердые и/или жидкие частицы, например, жидкие капли углеводорода или смеси углеводородов, имеющих более высокую молекулярную массу, распыленные в основном потоке газообразного углеводорода или смеси углеводородов, имеющих более низкую молекулярную массу.

Газ, который должен быть направлен в шунтирующие каналы 49, окружающие балансировочный цилиндр 45, должен по возможности не содержать твердых/жидких частиц. Конфигурация и расположение каналов 35 для отвода сухого газа снижает или устраняет содержание жидких и/или твердых частиц в газообразном потоке, отведенном из диффузора 21 по направлению к каналам 35 для отвода сухого газа. Это осуществляют за счет расположения и ориентации участков 35А каналов для отвода по отношению к ориентации вектора скорости газа в изогнутом концевом участке 21А диффузора 21.

Как это наилучшим образом показано, например, на Фиг. 3, газ, входящий в каналы 35 для отвода сухого газа, имеет скорость (представленную вектором G), которая по существу параллельна оси X соответствующего канала 35 для отвода сухого газа, и проходит по существу в противотоке к направлению основного потока газа, подвергаемого обработке при прохождении через компрессор 1. Используемое в тексте данного описания выражение «в противотоке» означает, что векторы скоростей двух газовых потоков имеют соответствующие компоненты вектора скорости, которые параллельны друг другу, но ориентированы в противоположных направлениях.

Более конкретно, на Фиг. 1А стрелка F_M указывает вектор скорости газа основного потока газа в меридиональной плоскости, или в радиальной плоскости, то есть плоскости, включающей ось А-А вращения. На Фиг. 3 стрелка F_T указывает вектор скорости основного потока газа в тангенциальной плоскости, то есть в плоскости, перпендикулярной к оси А-А вращения.

Как это наилучшим образом показано на Фиг. 4, продолжая ссылаться на Фиг. 3, вектор G скорости сухого газа можно разделить на компонент G_T тангенциальной скорости и компонент G_R радиальной скорости. Компонент G_T тангенциальной скорости параллелен вектору F_T тангенциальной скорости, но ориентирован в противоположном направлении. Таким образом, поток сухого газа в канале 35 для отвода сухого газа и основной поток газа на изогнутом концевом участке 21А диффузора 21 находятся в противотоке в тангенциальной плоскости.

Подобным образом, как показано на Фиг. 5, продолжая ссылаться на Фиг. 1А, меридиональный компонент G_M вектора скорости сухого газа можно разделить в меридиональной плоскости на первый компонент G₁ и второй компонент G₂. Первый компонент G₁ вектора скорости сухого газа в меридиональной плоскости параллелен меридиональному вектору F_M скорости основного потока газа, но ориентирован в противоположном направлении. Таким образом, в меридиональной плоскости поток (G_М) сухого газа и основной поток (F_M) газа находятся в противотоке.

Так как твердые и/или жидкие частицы, увлекаемые основным потоком газа, обладают плотностью и, следовательно, инерцией, которые выше, чем у газа, эти частицы будут продолжать двигаться в тангенциальном направлении F_T и в меридиональном направлении F_M, и не будут отклоняться в каналы 35 для отвода сухого газа. Таким образом, газ, отведенный из основного потока через каналы 35 для отвода сухого газа, по существу не содержит твердых/жидких частиц и примесей.

Фиг. 2 иллюстрирует другое воплощение центробежного компрессора, представляющего собой объект описанного здесь изобретения. Одинаковые численные ссылки указывают на такие же или эквивалентные детали и узлы, как показано на Фиг. 1 и 3. Эти детали не будут описаны снова.

Воплощение, изображенное на Фиг. 2, отличается от воплощения, изображенного на Фиг. 1, другим пунктом назначения сухого газа, отведенного из основного потока в каналы 35 для отвода сухого газа. В воплощении, изображенном на Фиг. 2, каналы 35 для отвода сухого газа находятся в соединении по текучей среде с проходом 51 для извлечения, который ведет к внешней стороне корпуса устройства. В некоторых воплощениях проход 51 для извлечения может быть в соединении по текучей среде, например, с блоком сухого газового уплотнения (не показан).

В других воплощениях (не показаны) две конфигурации, изображенные на Фиг. 1 и 2, могут быть объединены. Сухой газ, отведенный из основного потока через каналы 35 для отвода сухого газа, можно частично направлять в шунтирующие каналы 49, а частично - в точку отбора газа для уплотнения, откуда сухой газ можно направить на дополнительную обработку и, если это необходимо, профильтровать и подвергнуть обработке, чтобы впоследствии подать в сухие газовые уплотнения, которыми снабжен компрессор 1.

В более общем случае, каналы 35 для отвода сухого газа могут быть обеспечены для отвода сухого газа и его подачи любому пользователю, которому требуется сухой газ. В дополнение к обеспечению сухим газом сухих газовых уплотнений и/или шунтирующих каналов, в некоторых воплощениях сухой газ, отведенный через каналы 35 для отвода сухого газа, можно использовать, например, для охлаждения активных магнитных подшипников или для охлаждения электрических двигателей. Соответствующее количество и расположение каналов для отвода сухого газа можно использовать для обеспечения комбинированной подачи сухого газа в различные места и в различные вспомогательные устройства, узлы или элементы турбомашины.

Фиг. 6 иллюстрирует схему агрегата двигатель-компрессор 60. Агрегат двигатель-компрессор включает корпус 61, разделенный на первый отсек 63 и второй отсек 65. Первый отсек 63 заключает в себе центробежный компрессор, схематически изображенный численной ссылкой 67. Компрессор 67 может состоять из одной или более крыльчаток и соответствующих им диффузоров, не показанных в подробностях. В компрессоре 67 может быть обеспечено устройство для отвода сухого газа, описанное выше.

Второй отсек 65 заключает в себе электрический двигатель 69. Электрический двигатель 69 соединен, с возможностью передачи приводного усилия, с компрессором 67 посредством вала 71. Вал 71 может состоять из одной или более секций вала, соединенных друг с другом, например, с помощью гибких соединений, шарнирных узлов и т.п.

Агрегат двигатель-компрессор 60 может включать несколько подшипников. В примерах воплощений на обоих концах вала 71, а также в его промежуточных положениях, могут быть обеспечены активные магнитные подшипники 73.

Для отделения компрессора от электрического двигателя между первым отсеком 63 и вторым отсеком 65 может быть расположено разделительное уплотнительное устройство 75. Буферный сухой газ можно подавать в разделительное уплотнительное устройство 75, например, по линии 77 подачи сухого газа, которая соединена по текучей среде с устройством канала для отвода сухого газа, как описано выше.

В некоторых воплощениях может быть обеспечен блок 79 сухого газового уплотнения, для приема сухого газа из каналов для отвода сухого газа в компрессоре 67 и распределения сухого газа в один или большее количество активных магнитных подшипников 73 через линии 81 подачи.

В то время как раскрытые воплощения описанного здесь объекта изобретения показаны на чертежах и полностью, обстоятельно и подробно описаны выше, в связи с несколькими примерами воплощения, для специалистов будет очевидно, что возможно осуществить многочисленные модификации, изменения и опущения, не выходя существенно за пределы новых учений, принципов и концепций, изложенных в тексте данного описания, а также преимуществ объекта данного изобретения, описанного в прилагаемой формуле изобретения. Следовательно, истинный объем раскрытых инноваций следует определять только посредством самой широкой интерпретации прилагаемой формулы изобретения, чтобы охватить все эти модификации, изменения и опущения. Кроме того, порядок или последовательность любых стадий процесса или способа можно изменить или организовать иначе, в соответствии с альтернативными воплощениями.

Описан центробежный компрессор (1) влажного газа. Компрессор включает корпус (3) компрессора и по меньшей мере одну крыльчатку (9), установленную в корпусе компрессора с возможностью вращения вокруг оси (А-А) вращения. В корпусе компрессора размещен стационарный диффузор (21), проходящий вокруг крыльчатки (9). Диффузор (21) имеет изогнутый концевой участок (21А) с радиально изогнутой внутренней стенкой (27) и радиально изогнутой внешней стенкой (29). Обеспечено множество каналов (35) для отвода сухого газа, которые заканчиваются в соответствующих впускных отверстиях, расположенных вокруг оси вращения и на внутренней изогнутой стенке изогнутой концевой части диффузора. Каждый канал для отвода сухого газа проходит от соответствующего впускного отверстия по направлению к оси вращения и наклонен в радиальном направлении, так что каждый канал (35) для отвода сухого газа ориентирован в противоточном направлении по отношению к направлению потока газа в изогнутом концевом участке (21А) диффузора (21). 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Центробежный компрессор влажного газа, включающий:

корпус компрессора;

по меньшей мере одну крыльчатку, расположенную в корпусе компрессора с возможностью вращения вокруг оси вращения;

стационарный диффузор, расположенный в корпусе компрессора и проходящий вокруг крыльчатки, при этом диффузор имеет изогнутый концевой участок с радиально изогнутой внутренней стенкой и радиально изогнутой внешней стенкой; причем в продольном направлении внутренняя изогнутая стенка имеет меньший радиус кривизны, чем внешняя изогнутая стенка;

множество каналов для отвода сухого газа, каждый из которых снабжен соответствующим впускным отверстием, причем впускные отверстия расположены по окружности на внутренней изогнутой стенке изогнутого концевого участка диффузора;

при этом каждый канал для отвода сухого газа проходит от соответствующего впускного отверстия по направлению к оси вращения и наклонен в радиальном направлении, так что по меньшей мере в соответствующем впускном отверстии каждый канал для отвода сухого газа ориентирован в противоточном направлении по отношению к направлению потока газа в изогнутом концевом участке диффузора.

2. Центробежный компрессор влажного газа, включающий:

корпус компрессора;

множество последовательно расположенных крыльчаток, расположенных в корпусе компрессора с возможностью вращения вокруг оси вращения;

соответствующий стационарный диффузор, расположенный в корпусе компрессора и проходящий вокруг каждой крыльчатки, при этом каждый диффузор имеет изогнутый концевой участок с радиально изогнутой внутренней стенкой и радиально изогнутой внешней стенкой; причем в продольном направлении внутренняя изогнутая стенка имеет меньший радиус кривизны, чем внешняя изогнутая стенка;

множество каналов для отвода сухого газа, снабженных соответствующими впускными отверстиями, при этом указанные впускные отверстия расположены по окружности на внутренней изогнутой стенке изогнутого концевого участка диффузора крыльчатки, расположенной самой последней по ходу потока;

при этом каждый канал для отвода сухого газа проходит от соответствующего впускного отверстия по направлению к оси вращения и наклонен в радиальном направлении, так что по меньшей мере в соответствующем впускном отверстии каждый канал для отвода сухого газа ориентирован в противоточном направлении по отношению к направлению потока газа в изогнутом концевом участке диффузора.

3. Центробежный компрессор по п. 1 или 2, в котором изогнутый концевой участок диффузора, в котором расположены каналы для отвода сухого газа, находится в непосредственном соединении по текучей среде со спиральной камерой, установленной и выполненной для сбора газа из диффузора и направления сжатого газа к нагнетательному каналу центробежного компрессора.

4. Центробежный компрессор по любому из предшествующих пп. 1-3, в котором каналы для отвода сухого газа сформированы в по меньшей мере одной съемной детали, смонтированной на стационарной диафрагме, расположенной в корпусе компрессора.

5. Центробежный компрессор по любому из предшествующих пп. 1-4, в котором по меньшей мере некоторые из каналов для отвода сухого газа находятся в соединении по текучей среде с деталью машины, для которой требуется поток сухого газа.

6. Центробежный компрессор по любому из предшествующих пп. 1-5, в котором по меньшей мере некоторые из каналов для отвода сухого газа находятся в соединении по текучей среде с блоком сухого газового уплотнения.

7. Центробежный компрессор по любому из предшествующих пп. 1-6, в котором по меньшей мере некоторые из каналов для отвода сухого газа находятся в соединении по текучей среде с по меньшей мере одним сухим газовым уплотнением центробежного компрессора.

8. Центробежный компрессор по любому из предшествующих пп. 1-7, в котором по меньшей мере некоторые из каналов для отвода сухого газа находятся в соединении по текучей среде с по меньшей мере одним активным магнитным подшипником центробежного компрессора и обеспечивают охлаждающий поток для активного магнитного подшипника.

9. Центробежный компрессор по любому из предшествующих пп. 1-8, дополнительно включающий балансировочный цилиндр, который снабжен уплотнительным устройством с по меньшей мере одним шунтирующим каналом, где по меньшей мере некоторые из каналов для отвода сухого газа находятся в соединении по текучей среде с указанным по меньшей мере одним шунтирующим каналом.

10. Центробежный компрессор по любому из предшествующих пп. 1-9, в котором корпус компрессора разделен на первый отсек, который заключает в себе крыльчатку (крыльчатки) центробежного компрессора, и второй отсек, который заключает в себе электрический двигатель, соединенный, с возможностью передачи приводного усилия, с крыльчаткой (крыльчатками) центробежного компрессора, при этом первый и второй отсеки разделены разделительным устройством; и в котором по меньшей мере некоторые из каналов для отвода сухого газа находятся в соединении по текучей среде с указанным разделительным устройством, обеспечивая подачу в него буферного газа.

11. Центробежный компрессор по п. 10, в котором разделительное устройство включает по меньшей мере одно уплотнение и в котором буферный газ подают в или на данное уплотнение.

12. Центробежный компрессор по п. 10 или 11, в котором по меньшей мере некоторые из каналов для отвода сухого газа находятся в соединении по текучей среде со вторым отсеком для обеспечения охлаждающего сухого газа для охлаждения электрического двигателя.

13. Способ обеспечения потока сухого газа в узел в центробежном компрессоре влажного газа, включающем: корпус компрессора; по меньшей мере одну крыльчатку, расположенную в корпусе компрессора с возможностью вращения вокруг оси вращения; стационарный диффузор, расположенный в корпусе компрессора и проходящий вокруг крыльчатки, при этом диффузор имеет изогнутый концевой участок с радиально изогнутой внутренней стенкой и радиально изогнутой внешней стенкой; причем в продольном направлении внутренняя изогнутая стенка имеет меньший радиус кривизны, чем внешняя изогнутая стенка;

при этом данный способ включает следующие стадии:

обеспечение множества каналов для отвода сухого газа, каждый из которых снабжен соответствующим впускным отверстием, причем указанные впускные отверстия расположены по окружности на внутренней изогнутой стенке изогнутого концевого участка диффузора; при этом каждый канал для отвода сухого газа проходит от соответствующего впускного отверстия по направлению к оси вращения и наклонен в радиальном направлении, так что по меньшей мере в соответствующем впускном отверстии каждый канал для отвода сухого газа ориентирован в противоточном направлении по отношению к направлению потока газа в изогнутом концевом участке диффузора;

отведение сухого газа через каналы для отвода сухого газа;

подача сухого газа в узел центробежного компрессора.

14. Способ обеспечения потока сухого газа в узел в центробежном компрессоре влажного газа, включающем: корпус компрессора; множество крыльчаток, расположенных в корпусе компрессора с возможностью вращения вокруг оси вращения; стационарный диффузор для каждой крыльчатки, расположенный в корпусе компрессора и проходящий вокруг соответствующей крыльчатки, при этом каждый диффузор имеет изогнутый концевой участок с радиально изогнутой внутренней стенкой и радиально изогнутой внешней стенкой, причем в плоскости сечения, включающей ось вращения, внутренняя изогнутая стенка имеет меньший радиус кривизны, чем внешняя изогнутая стенка; при этом данный способ включает следующие стадии:

обеспечение множества каналов для отвода сухого газа, каждый из которых снабжен соответствующим впускным отверстием, причем указанные впускные отверстия расположены вокруг оси вращения и на внутренней изогнутой стенке изогнутого концевого участка диффузора, расположенного самым последним по ходу потока; причем каждый из каналов для отвода сухого газа проходит от соответствующего впускного отверстия по направлению к оси вращения и наклонен в радиальном направлении, так что по меньшей мере в соответствующем впускном отверстии каждый канал для отвода сухого газа ориентирован в противоточном направлении по отношению к направлению потока газа в изогнутом концевом участке диффузора;

отведение потока сухого газа через каналы для отвода сухого газа;

подача сухого газа в узел центробежного компрессора.

15. Способ по п. 13 или 14, в котором узел выбран из группы, состоящей из: сухого газового уплотнения; активного магнитного подшипника; балансировочного цилиндра; уплотнения; отсека, содержащего двигатель, соединенный, с возможностью передачи приводного усилия, с крыльчаткой (крыльчатками) центробежного компрессора.