[发明专利]具有推力平衡的压缩机及其方法

说明书

一种用于马达‑压缩机装置组的压缩机，其在旋转轴(2)上包括平衡活塞(7)、一组叶轮(R)、在与该组叶轮(R)相反的一侧上邻接平衡活塞(7)的该活塞的后腔(11)、适于将后腔(11)联接到该组叶轮(R)的输入的调节阀(14)、联接到该组叶轮(R)的输入的吸入压力室(20)，后腔(11)布置在平衡活塞(7)与吸入压力室(20)之间。该压缩机包括布置于活塞的后腔(11)与吸入压力室(20)之间的排出压力室(18)，排出压力室(18)经由排出管线(19)联接到排出区域(10)，排出区域(10)位于该组叶轮(R)与平衡活塞(7)之间。

技术领域

本发明涉及在离心压缩机中施加的推力的平衡，并且更具体而言涉及提高离心压缩机架构可耐受的最大推力。

背景技术

在操作中，离心压缩机的转子通常经历显著的推力。这些推力源自在级之间占优势的压差和通过气体的从轴向方向到径向方向的方向改变而形成的移动量。流率趋向于生成从压缩机的吸口引导到排口的推力。各叶轮的极限处的压差沿相反方向推进。

此种现象的补偿通常通过使用平衡活塞来执行，该平衡活塞沿与源自流率的推力相同的方向作用。记住，压缩机可能在各种条件下操作，活塞设计成跨过整个操作范围减小推力区域。安装推力轴承以抵抗剩余的推力，尽管通过活塞实现平衡，但该剩余的推力仍然残存。

在某些特定的压缩机案例，诸如，例如具有宽流率范围(即具有高流率系数)的压缩机中，推力轴承不是足够的。为了克服该缺陷，已知的实践是在平衡管线上放置控制阀，即，在活塞后腔与压缩机吸口之间放置控制阀。阀是通过推力测量探针来控制的，并且调节活塞后腔中的压力。推力因此消除或至少减小，以保持其处于推力轴承的能力范围内。

为了避免当控制阀关闭并且后腔被加压时可损坏轴承或动态密封的气体泄漏，吸入室通过迷宫式密封件件而布置在活塞后腔之后，并且在控制阀输出处通过吸入管而联接到吸入管线。

然而，该解决方案不能实现在高气体流率的情况下补偿推力。实际上，即使在控制阀在平衡管线上关闭的情况下，也不能在活塞后腔中达到排出压力，这导致推力补偿的极限。

发明内容

因此发明的目标是增大可使用的推力范围且因此增大由压缩机覆盖的流率范围。

为此，本发明提出一种用于马达-压缩机装置组的压缩机，在旋转轴上包括：平衡活塞、一组叶轮、在与该组叶轮相反的一侧上邻近平衡活塞的活塞后腔、适于将后腔联接到该组叶轮的输入的调节阀、联接到该组叶轮的输入的吸入压力室，后腔布置在平衡活塞与吸入压力室之间。

根据一般特征，压缩机包括布置在活塞后腔与吸入压力室之间的排出压力室，排出压力室经由排出管线而联接到位于该组叶轮与平衡活塞之间的排出区域。

当压缩机在高流率下操作时，也就是说对于为在1.05到1.2之间的每个叶轮的压力比，布置在活塞后腔与吸入压力室之间的排出压力室因此使得可能平衡在平衡活塞的任一侧上的压力，并且因此避免泄漏到密封器件或轴承。在实践中，通过关闭调节阀，包含在排出区域中的气体，和包含在联接到排出区域的排出压力室中的那些气体，将朝压力较小的活塞后腔迁移，直到在活塞后腔中获得接近排出压力的压力。在平衡活塞的任一侧上的压差被抵消，因此减小施加于旋转轴上的推力。

优选地，压缩机包括输入凸缘，该输入凸缘形成在气体输入管线上，该气体输入管线联接到该组叶轮的输入。

气体输入管线和吸入管线因此都联接于该组叶轮的输入，该组叶轮然后接收从输入凸缘喷射的气体以及来自吸入室的气体。来自吸入室的气体散发来自排出压力室的气体泄漏。吸入压力室使得一方面可能避免使来自排出压力室的气体泄漏到达并损坏密封器件或轴承，且使得另一方面可能使在室之间的泄漏中损失的气体再循环。

压缩机可包括迷宫式密封件，这些迷宫式密封件一方面布置于吸入压力室与排出压力室之间，且另一方面布置于排出压力室与活塞后腔之间。