Компрессорный блок с изменяемым аэродинамическим профилем

Описан компрессорный блок (25), содержащий, по меньшей мере, первый двигатель, приводящий во вращение по меньшей мере одно рабочее колесо (4) ступени сжатия, диффузор (23), расположенный на выходе из рабочего колеса (4) и предназначенный для центробежного направления газов, выходящих из рабочего колеса (4), и центростремительный направляющий аппарат (24), расположенный ниже по потоку от диффузора (23). Направляющий аппарат (24) содержит по меньшей мере одну подвижную лопаточную часть (21), которая выполнена с возможностью изменения касательной составляющей скорости газов, выходящих из направляющего аппарата (24), при своем движении. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Настоящее изобретение относится к центробежным компрессорным блокам и, более конкретно, ко встраиваемым центробежным компрессорным блокам, в которых компрессор и приводные средства компрессора собраны в общем корпусе, уплотненном от газа, обрабатываемого компрессором.

Типовой встраиваемый компрессорный блок содержит привод, как правило, содержащий приводной электродвигатель и центробежный компрессор с одной или более ступенями сжатия.

Каждая ступень сжатия содержит рабочее колесо, установленное на приводном валу, соединенном с ротором приводного двигателя.

В определенных областях применения и, в частности, при низком давлении предлагается использовать рабочие колеса с переменным шагом для изменения работы, выполняемой ступенью компрессора, в зависимости от расхода газа, что обеспечивает возможность поддержания постоянной работы компрессора при более широком диапазоне значений расхода газа. Так, в заявке на патент Франции 1061391 предлагается разместить рабочие колеса с переменным шагом как выше по потоку от рабочего колеса компрессора, так и в диффузоре компрессорной ступени.

Для изменения ориентации лопаток могут использоваться механические устройства, например группа лопаток может быть снабжена кольцевым зубчатым колесом, приводимым в движение устройством с червячной передачей, или каждая лопатка может быть снабжена непосредственным приводным устройством, предназначенным для указанной лопатки.

Для приведения в действие механического устройства для управления ориентацией лопаток используется двигатель.

Подвижные лопатки, помещенные, таким образом, в газовый поток, подвергаются значительным отклоняющим напряжениям относительно оси их поворота, и требуется значительный поворотный момент, чтобы ориентировать каждую лопатку. Указанные лопатки и их приводная система должны иметь соответствующие размеры. Добавление системы подвижных лопаток, таким образом, предполагает затраты, которые предпочтительно уменьшить, причем указанные затраты будут еще больше в том случае, если компрессор имеет несколько ступеней.

Цель настоящего изобретения заключается в устранении указанных недостатков, в частности, для компрессора с несколькими ступенями, благодаря предложенному встраиваемому компрессорному блоку с изменяемым аэродинамическим профилем, при выполнении которого требуются подвижные элементы меньших размеров, изготовление которых предполагает меньшие затраты, при этом обеспечиваются по меньшей мере такие же диапазоны рабочих режимов.

Согласно настоящему изобретению предлагается компрессорный блок, содержащий по меньшей мере первый двигатель, приводящий во вращение по меньшей мере одно рабочее колесо ступени сжатия. На выходе рабочего колеса компрессорный блок содержит диффузорную часть, предназначенную для направления под действием центробежных сил газов, поступающих из рабочего колеса, и центростремительный направляющий аппарат, расположенный ниже по потоку от указанного диффузора. Направляющий аппарат содержит по меньшей мере одну подвижную лопаточную часть, которая при перемещении может изменять касательную составляющую скорости газов, выходящих из указанного направляющего аппарата. В данном случае центробежное перемещение или устройство означает перемещение или устройство, обеспечивающее направление движения газов от оси рабочего колеса. В данном случае центростремительное перемещение или устройство означает перемещение или устройство, обеспечивающее направление движения газов к оси рабочего колеса. Касательная составляющая скорости газов в заданной точке означает составляющую указанной скорости, которая является касательной к окружности с центром на оси рабочего колеса и проходит через эту точку. Компрессор может иметь несколько ступеней сжатия и по меньшей мере одно рабочее колесо для каждой ступени сжатия.

Направляющий аппарат является частью канала, предназначенной для прохождения газов по направлению к геометрической оси рабочего колеса, от кольцевого впускного отверстия направляющего аппарата, соответствующего выпускному отверстию центробежного диффузора. Направляющий аппарат имеет конфигурацию, периодически изменяемую при повороте вокруг оси рабочего колеса. Рабочая зона направляющего аппарата может быть ограничена двумя поверхностями вращения вокруг оси рабочего колеса.

Направляющий аппарат может, например, включать объем между двумя дискообразными параллельными поверхностями или объем между одной дискообразной поверхностью и одной поверхностью в форме усеченного конуса, или объем между двумя поверхностями, имеющими форму усеченного конуса.

Согласно предпочтительному варианту выполнения направляющий аппарат содержит неподвижные лопатки, при этом указанная подвижная лопаточная часть является продолжением неподвижной лопатки. Предпочтительно подвижная лопаточная часть, которая является продолжением неподвижной лопатки, расположена ниже по потоку от неподвижной лопатки.

Согласно другому альтернативному варианту выполнения направляющий аппарат содержит группу неподвижных лопаток, причем перед каждой неподвижной лопаткой из указанной группы расположена первая подвижная часть, которая является продолжением неподвижной лопатки выше по потоку, и за этой неподвижной лопаткой расположена вторая подвижная лопаточная часть, которая является продолжением неподвижной лопатки ниже по потоку.

Согласно другому альтернативному варианту выполнения подвижная лопаточная часть может быть продолжением другой подвижной лопаточной части. В этом случае используется термин «лопаточная часть», поскольку лопаточная часть является продолжением другой лопаточной части, и две лопаточные части, из которых одна является продолжением другой, могут рассматриваться как образующие одну лопатку с изменяемой конфигурацией. Каждая часть также может рассматриваться как отдельная лопатка, что не повлияет на объем изобретения. Термин «продолжение» означает, что отклоняющая поверхность одной из указанных двух лопаток или одной из указанных двух лопаточных частей по существу является продолжением другой, так что на всем протяжении газового потока газ отклоняется одной из лопаток или лопаточных частей, затем другой лопаткой или лопаточной частью.

Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения направляющий аппарат содержит подвижную лопаточную часть, проходящую от каждой неподвижной лопатки в направляющем аппарате. Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения каждая подвижная лопаточная часть расположена ниже по потоку от неподвижной лопатки. Согласно другому альтернативному варианту выполнения каждая подвижная лопаточная часть расположена выше по потоку от неподвижной лопатки. Согласно преимущественному варианту выполнения указанный направляющий аппарат содержит первую группу расположенных равноудаленно в угловом направлении неподвижных лопаток, установленных на одинаковом расстоянии по радиусу от геометрической оси рабочего колеса, и от каждой неподвижной лопатки первой группы проходит подвижная лопаточная часть. Согласно другому варианту выполнения направляющий аппарат содержит первую группу расположенных равноудаленно в угловом направлении неподвижных лопаток, установленных на одинаковом расстоянии по радиусу от оси рабочего колеса, и только от некоторых неподвижных лопаток первой группы проходит подвижная лопаточная часть, причем подвижные лопаточные части расположены равноудаленно в угловом направлении друг от друга. Количество подвижных лопаточных частей предпочтительно является четным и составляет, например, от 18 до 22. Их может быть, например, 16, 18, 20 или 22.

Предпочтительно подвижная лопаточная часть выполнена с возможностью перемещения путем поворота относительно оси, по существу, параллельной геометрической оси рабочего колеса.

Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения направляющий аппарат содержит несколько подвижных лопаточных частей, которые выполнены с возможностью одновременно принимать нейтральное угловое положение, благодаря которому газы, выходящие из направляющего аппарата, имеют по существу нулевую касательную составляющую скорости.

Каждая подвижная лопаточная часть может быть выполнена с возможностью поворота между двумя крайними положениями с любой стороны от нейтрального углового положения. Согласно предпочтительному варианту выполнения крайние положения отделены друг от друга угловым зазором, составляющим от 10° до 60°, и предпочтительно от 20° до 40°. Например, угловой зазор может составлять около 30°.

Предпочтительно осевая ширина подвижной лопаточной части или лопаточных частей по существу равна осевой ширине направляющего аппарата.

Направляющий аппарат может содержать несколько подвижных лопаточных частей, которые выполнены с возможностью приведения в движение одним управляющим двигателем. Подвижные лопаточные части могут, например, быть соединены с одним приводящим в движение кольцевым зубчатым колесом, вращение которого обеспечивается управляющим двигателем с помощью червячной передачи.

Согласно другому альтернативному варианту выполнения указанный направляющий аппарат содержит группу неподвижных лопаток, причем выше по потоку от неподвижных лопаток расположена первая группа подвижных лопаточных частей, являющихся их продолжением, а ниже по потоку от неподвижных лопаток расположена вторая группа подвижных лопаточных частей, являющихся продолжением неподвижных лопаток. Согласно другому варианту некоторые неподвижные лопатки могут быть снабжены подвижными лопаточными частями, расположенными ниже по потоку от неподвижных лопаток в качестве их продолжений, а другие неподвижные лопатки в первой группе могут быть снабжены подвижными лопаточными частями, расположенными выше по потоку от неподвижных лопаток в качестве их продолжений.

Указанная группа первых подвижных лопаточных частей предпочтительно выполнена с возможностью поворота в любую сторону из первого нейтрального углового положения, а указанная группа вторых подвижных лопаточных частей предпочтительно выполнена с возможностью поворота в любую сторону из второго нейтрального углового положения, причем указанные части обеих групп выполнены с возможностью поворота независимо друг от друга. Когда подвижные лопаточные части обеих групп находятся в соответствующих нейтральных положениях, касательная составляющая скорости газов, выходящих из направляющего аппарата, по существу равна нулю.

Согласно альтернативному варианту указанный компрессорный блок может иметь несколько центробежных ступеней сжатия, причем по меньшей мере две из указанных ступеней содержат по одному рабочему колесу, по одной диффузорной части и по одному направляющему аппарату, снабженному подвижными лопаточными частями. Эти подвижные лопаточные части могут быть естественным образом соединены с неподвижными лопаточными частями направляющего аппарата.

Согласно особенно преимущественному варианту выполнения система, содержащая первый двигатель, рабочее колесо, диффузорную часть, направляющий аппарат и управляющий двигатель, собрана в общем корпусе, уплотненном от газа, обрабатываемого компрессорным блоком. Предпочтительно первый двигатель и, по меньшей мере, часть рабочего колеса подвергаются воздействию, по существу, одинакового давления газа, или, другими словами, первый двигатель находится в том же объеме газа, что и область ниже по потоку от рабочего колеса. Такое размещение решает проблемы герметизации между корпусом, вмещающим первый двигатель, и отдельным корпусом, вмещающим ступень сжатия, включающую рабочее колесо. Если компрессор имеет несколько ступеней сжатия, первый двигатель подвергается по существу тому же давлению газа, что и одно из рабочих колес компрессора, расположенное вблизи указанного двигателя. Компрессор может содержать несколько приводных двигателей, чтобы приводить в действие несколько рабочих колес ступеней сжатия. Все указанные приводные двигатели в свою очередь размещены в общем корпусе, и каждый из них находится, по существу, под тем же давлением газа, которое действует на входе или выходе одного из рабочих колес компрессора. Также, направляющий аппарат каждой ступени сжатия может содержать группу подвижных лопаток. Согласно альтернативному варианту выполнения направляющий аппарат или аппараты ступени или ступеней сжатия может (могут) содержать группу подвижных лопаток, расположенных в компрессоре ниже по потоку.

Компрессорный блок может также содержать электронный управляющий блок (ЭУБ), расположенный снаружи указанного корпуса и присоединенный к управляющему двигателю при помощи кабелей питания и управления, проходящих в корпус по герметизированным кабельным линиям.

Другие объекты, признаки и преимущества настоящего изобретения приведены в следующем описании только в качестве неограничивающего примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На чертежах:

- фиг. 1 схематично изображает общую архитектуру одноступенчатого компрессорного блока;

- фиг. 2 подробно изображает компрессорный блок в соответствии с настоящим изобретением;

- фиг. 3а изображает частичный поперечный разрез регулирующих элементов компрессорного блока, показанного на фиг. 2;

- фиг. 3b отдельно изображает элемент, показанный на фиг. 3а;

- фиг. 4 изображает график, иллюстрирующий в динамике потребляемую мощность и работу сжатия, выполняемую компрессорным блоком, в зависимости от расхода газа, обеспечиваемого при различных положениях регулирующих элементов, показанных на фиг. 3а.

Компрессорный блок 25, показанный на фиг. 1, содержит приводной двигатель 1, содержащий, например, электродвигатель с изменяемой скоростью, приводящий во вращение ротор 2, который в свою очередь приводит во вращение с такой же скоростью приводной вал 3, на котором установлено одно или более рабочих колес 4.

В показанном примере указанный компрессорный блок имеет только одну ступень сжатия, содержащую центробежное рабочее колесо 4, в которое всасывается газ, подаваемый из нагнетательного канала 5 для повышения его давления и подачи к выпускному отверстию 5'. Согласно альтернативным вариантам выполнения компрессорный блок может иметь несколько ступеней, причем выпускное отверстие рабочего колеса, выполненное ниже по потоку, сообщается с нагнетательным каналом следующего рабочего колеса. Рабочие колеса выполнены с возможностью приведения в действие посредством одного или более приводных двигателей.

В показанном примерном варианте выполнения ротор 2 двигателя 1 удерживается посредством двух концевых подшипников 6 и 7. Приводной вал 3 также удерживается двумя концевыми подшипниками 8 и 9. Ротор 2 и приводной вал 3 соединены в рассматриваемом примере с помощью гибкой муфты 10. Указанные ротор и приводной вал могут быть соединены с помощью постоянной муфты, при этом не выходя за рамки настоящего изобретения. В таком случае один из подшипников, например подшипник 7 или подшипник 8 может отсутствовать.

Компрессорный блок может иметь стопор 11, предназначенный для ограничения осевого перемещения приводного вала 3 под действием вращения рабочего колеса 4.

Согласно преимущественному варианту выполнения приводной двигатель 1 и ступень сжатия, содержащая рабочее колесо 4, расположены в общем корпусе 12, уплотненном от газа, сжимаемого указанным компрессором. Приводной двигатель 1 находится под давлением, соответствующим давлению газа на входе в рабочее колесо 4, или под давлением газа на выходе из рабочего колеса 4, в зависимости от расположения двигателя относительно рабочего колеса 4. На фиг. 1 двигатель 1, расположенный на осевом направлении выше по потоку от рабочего колеса 4, находится под давлением всасывания компрессорного блока. Указанный двигатель также может находиться под давлением, действующим на выходе рабочего колеса 4 согласно альтернативному варианту выполнения, в соответствии с которым указанный двигатель расположен в осевом направлении ниже по потоку от рабочего колеса 4. Выражения «выше по потоку» и «ниже по потоку» обозначают расположение компрессорного блока выше или ниже по потоку относительно основного направления потока газов внутри указанного компрессорного блока.

Фиг. 2 изображает продольный разрез части компрессорного блока, выполненного в соответствии с настоящим изобретением и его общей концепцией, проиллюстрированной на Фиг. 1. Фиг. 2 изображает элементы, присутствующие и на фиг.1, причем одинаковые элементы на чертежах обозначены одинаковыми номерами позиций. Геометрическая ось XX', которая совпадает с геометрической осью рабочего колеса 4, является осью нескольких компонентов рассматриваемого компрессора, а именно осью вращательной симметрии, или осью, вокруг которой этот компонент периодически поворачивается. В частности, это относится к диффузору 23 и направляющему аппарату 24.

На Фиг. 2 показано отверстие 5 для впуска газа, через которое сжимаемый газ всасывается в направлении, показанном стрелкой F, а также рабочее колесо 4, с помощью которого газ сжимается перед подачей ниже по потоку к диффузору 23, по которому указанный газ направляется в канал, расходящийся радиально от геометрической оси x рабочего колеса 4. Газ, таким образом, замедляется, при этом его давление возрастает перед подачей на выход. За диффузором 23 расположен направляющий аппарат 24, сходящийся радиально к геометрической оси XX' рабочего колеса 4. Направляющий аппарат может обеспечивать протекание газа к выпускному отверстию 5' указанного диффузора, или, в случае многоступенчатого компрессора, как показано на фиг. 2, к впускному отверстию второго рабочего колеса 4', которое может быть соосным с первым рабочим колесом 4, и также расположено внутри герметизированного корпуса 12 компрессорного блока 25. Второе рабочее колесо является частью второй ступени сжатия (не показана полностью на чертежах), которая, как правило, может содержать второй направляющий аппарат, также снабженный отклоняющим устройством, подобным отклоняющему устройству 30.

Выше по потоку от рабочего колеса 4 компрессор может быть снабжен регулирующим элементом, обозначенным номером 13 и содержащим группу подвижных лопаток, помещенных в газовом канале 14, проходящем от входного отверстия 5 до рабочего колеса 4. Данный регулирующий элемент является аэродинамическим элементом, который позволяет управлять углом отклонения потока и поддерживать его оптимальное значение для широкого диапазона значений расхода газа. Лопатки регулирующего элемента 13 выполнены с возможностью приведения в движение управляющим двигателем 16, например шаговым двигателем, встроенным в указанный компрессорный блок, т.е. помещенным внутри общего корпуса 12. Двигатель 16 питается электричеством снаружи компрессорного блока и управляется электронным управляющим блоком (ЭУБ) 15, который обеспечивает вращение двигателя и последующую ориентацию лопаток элемента 13 в канале 14, определяя рабочую характеристику указанного компрессорного блока.

Естественно, кабели питания и управления, которые соединяют управляющий двигатель 16 и центральный блок, проходят в корпус 12 по кабельным линиям (не показаны), герметизированным от газа, обрабатываемого указанным компрессорным блоком, для поддержания уплотнения, которое является улучшенным по сравнению с уплотнением, необходимым для использования в известных механических устройствах в тех случаях, когда двигатель размещен внутри корпуса.

Компрессорный блок 25 также содержит газовый дефлектор 30, расположенный в направляющем аппарате 24. Согласно альтернативным вариантам выполнения устройство 30 для отклонения газа может заменить регулирующий элемент 13 или может быть использовано в регулирующем элементе 13. Отклоняющее устройство 30 содержит группу неподвижных лопаток 22 и группу лопаток 21, каждая из которых является подвижной относительно соответствующей оси 20, и выполнена с возможностью приведения в движение вторым приводным двигателем 17. Каждая подвижная лопатка 21 по существу является продолжением неподвижной лопатки 22, проходит ниже по потоку от неподвижной лопатки 22 и выполнена с возможностью поворота вокруг оси 20, которая по существу параллельна оси XX' и расположена в непосредственной близости от неподвижной лопатки 22, так что газовые потоки, направляемые первой и второй поверхностями неподвижной лопатки 22, далее направляются, соответственно, первой и второй поверхностями подвижной лопатки 21, ограничивая потоки газа между одной неподвижной лопаткой и соседней подвижной лопаткой перпендикулярно к поверхностям указанных лопаток. Согласно альтернативному варианту выполнения неподвижная лопатка и соседняя подвижная лопатка могут частично перекрываться у оси 20, таким образом, улучшая непрерывность газового потока, проходящего от неподвижной лопатки к подвижной лопатке. Второй приводной двигатель 17 также имеет внешний источник питания электричеством снаружи общего корпуса 12 и управляется электронным управляющим блоком 15 посредством проводов питания и соединений, проходящих в корпус 12 по кабельным линиям, герметизированным от газов, обрабатываемых указанным компрессорным блоком. Неподвижные лопатки иногда уже присутствуют в направляющем аппарате компрессорного блока. Так как газовый поток уже частично направляется неподвижными лопатками, напряжения, возникающие на подвижных лопатках, расположенных ниже по потоку от указанных неподвижных лопаток, уменьшены по сравнению с напряжениями, которые могли бы возникнуть на неподвижных или подвижных лопатках, по отдельности направляющих газовый поток. Подвижные лопатки могут, следовательно, быть меньше, чем любые известные неподвижные лопатки. Подвижные лопатки предпочтительно короче, чем лопатки, расположенные перед ними: таким образом, значительная часть напряжений поглощается неподвижными лопатками, которые из-за размеров являются более дешевыми с точки зрения затрат на материалы, и стоимость изготовления подвижных лопаток может быть уменьшена. Длина указанной лопатки означает размер в направлении, по которому газ течет вдоль лопатки.

Фиг. 3а изображает поперечный разрез по линии А-А отклоняющего устройства 30. На Фиг. 3а присутствуют обозначения, совпадающие с обозначениям на предыдущих чертежах, так как одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами. Ось x обозначает, в частности, геометрическую ось рабочего колеса 4, оси у и z образуют с осью x ортогональную систему координат, так что ось xy соответствует поперечному сечению на фиг. 2.

Отклоняющее устройство 30 содержит набор пар неподвижных/подвижных лопаток 22-21, которые расположены равноудаленно в угловом направлении вокруг оси x. Согласно альтернативному варианту выполнения пары лопаток могут образовывать равноудаленные в угловом направлении группы, которые не являются равноудаленными в целом. Геометрия каждой пары идентична остальным, как подробно показано в большем масштабе на фиг. 3b, и каждая пара расположена на одинаковом расстоянии r от геометрической оси x рабочего колеса 4. Согласно альтернативному варианту выполнения направляющий аппарат 24 может содержать группы пар лопаток с различной геометрией, и/или неподвижные лопатки, не связанные с подвижными лопатками, и/или лопатки, расположенные на разных расстояниях от оси x, причем итоговая конфигурация лопаток направляющего аппарата достигается с помощью периодического поворота группы опорных лопаток вокруг оси х.

Как показано на фиг. 3a, каждая подвижная лопатка 21 выполнена с возможностью поворота вокруг оси 20 между первым положением "S", в котором она усиливает отклонение газа, задаваемое неподвижной лопаткой 22 выше по потоку, и вторым положением "С", в котором она частично компенсирует отклонение газа, задаваемое расположенной выше по потоку неподвижной лопаткой 22. Между первым положением и вторым положением подвижная лопатка 21 проходит через нейтральное положение "N", в котором ее поверхности по существу являются продолжениями поверхностей лопатки, находящейся выше по потоку. Профиль лопатки выше по потоку и лопатки ниже по потоку может быть рассчитан таким образом, что когда группа подвижных лопаток находится в положении, близком к нейтральному положению "N", касательная составляющая скорости газа, выходящего из направляющего аппарата, по существу равна нулю. Длина "b" подвижной лопатки 21 в направлении потока газа вдоль подвижной лопатки обычно меньше длины "a" неподвижной лопатки в направлении потока газов вдоль неподвижной лопатки. Например, длина b подвижной лопатки может составлять от 0,2 до 1 длины неподвижной лопатки и предпочтительно составляет от 0,3 до 0,6 от длины неподвижной лопатки. Предпочтительно длина подвижной лопатки может быть по существу равна половине длины неподвижной лопатки.

Фиг. 4 показывает, во-первых, динамику работы сжатия компрессора 25 (кривые a, b, c) и, во-вторых, динамику эффективности (кривые а', b', с') в зависимости от расхода, поступающего к впускному отверстию компрессорного блока. Если взять определенный диапазон значений работы, например [w1, w2], диапазон значений расхода [d1, d2], определяемый кривой а, которую можно было бы получить, если бы направляющий аппарат состоял только из неподвижных лопаток, имеющих ту же общую конфигурацию, что и пары лопаток 21-22, расширяется до диапазона расхода потока [D3, D4] с учетом новых эксплуатационных кривых, полученных для различных положений подвижных лопаток 21, ограниченных предельными рабочими характеристиками b и с.

Кроме того, так как двигатель 1 и ступень или ступени сжатия, содержащие рабочие колеса 4, 4', находятся в одном и том же корпусе 12, герметизированном от обрабатываемого газа так, что все внутреннее пространство наполнено обрабатываемым газом, внутренняя часть компрессорного блока не является герметичной на конце вала между ротором 2 приводного двигателя и приводным валом 3 и имеет только вращающиеся соединения, подверженные небольшим перепадам давления, например лабиринтные уплотнения. Это исключает вероятность утечки обрабатываемых газов в атмосферу. Предпочтительно, для того чтобы предотвратить вентиляционные утечки, двигатель 1 подвергается давлению всасывания одного из рабочих колес компрессора. Циркулирующий газ может также быть использован для охлаждения.

Настоящее изобретение может, в частности, использоваться для газопередающих станций, для которых должны быть обеспечены сравнительно низкие значения отношений давления между всасыванием и выпуском, в частности, меньше 2, при этом предпочтительными являются одноступенчатые компрессорные блоки или, в целом, с количеством ступеней менее трех. Действительно, для данной области применения желательно получить сравнительно широкий диапазон значений расхода для обеспечения низких или высоких значений расхода.

Однако, очевидно, что любое другое применение, в котором необходимо обеспечить сравнительно широкий диапазон значений расхода, также может быть предусмотрено.

Настоящее изобретение не ограничено описанными типовыми вариантами выполнения и включает множество альтернативных вариантов выполнения. Неподвижные лопатки могут быть заменены второй подвижной лопаточной частью, т.е. могут быть выполнены с возможностью приведения в движение тем же самым двигателем, что и первая подвижная лопаточная часть 21, либо отдельным двигателем. В этом альтернативном варианте выполнения две лопатки не всегда должны быть выполнены как продолжение друг друга, в частности, в зависимости от положений лопатки выше по потоку. Также возможно использование двух лопаток, выполненных с возможностью поворота, или одной лопатки, состоящей из двух подвижных частей.

По меньшей мере некоторые из указанных неподвижных лопаток могут быть обрамлены одновременно подвижными лопаточными частями, расположенными выше по потоку от неподвижных лопаток, и подвижными лопаточными частями, расположенными ниже по потоку от неподвижных лопаток, не выходя, таким образом, за рамки объема изобретения.

Компрессорный блок в соответствии с настоящим изобретением позволяет расширить рабочие диапазоны центробежных компрессорных блоков. Если компрессорный блок выполнен на основе существующего компрессорного блока, который уже содержит неподвижные лопатки в центростремительном направляющем аппарате, стоимость проектирования и изготовления усовершенствованного компрессорного блока в соответствии с настоящим изобретением является еще более низкой.

1. Компрессорный блок (25), содержащий по меньшей мере первый двигатель (1), приводящий во вращение по меньшей мере одно рабочее колесо (4) ступени сжатия, диффузор (23), расположенный на выходе из рабочего колеса (4) и предназначенный для центробежного направления газов, выходящих из рабочего колеса (4), и центростремительный направляющий аппарат (24), который расположен ниже по потоку от диффузора (23), отличающийся тем, что направляющий аппарат (24) содержит по меньшей мере одну подвижную лопаточную часть (21), которая выполнена с возможностью изменения касательной составляющей скорости газов, выходящих из направляющего аппарата (24), при своем перемещении, причем направляющий аппарат (24) содержит неподвижные лопатки (22), причем указанная подвижная лопаточная часть (21) является продолжением неподвижной лопатки (22) ниже по потоку от неподвижной лопатки.

2. Компрессорный блок по п. 1, в котором направляющий аппарат содержит группу неподвижных лопаток, причем перед каждой неподвижной лопаткой указанной группы расположена первая подвижная лопаточная часть, которая является расположенным выше по потоку продолжением неподвижной лопатки, и за каждой неподвижной лопаткой расположена вторая подвижная лопаточная часть, которая является расположенным ниже по потоку продолжением неподвижной лопатки.

3. Компрессорный блок по п. 2, в котором подвижная лопаточная часть (21) выполнена с возможностью поворота относительно оси (20), по существу параллельной геометрической оси (XX') рабочего колеса (4).

4. Компрессорный блок по п. 2, в котором направляющий аппарат (24) содержит несколько подвижных лопаточных частей (21), выполненных с возможностью одновременного принятия нейтрального углового положения (N), при котором касательная составляющая скорости газа, выходящего из направляющего аппарата (24), по существу равна нулю.

5. Компрессорный блок по п. 4, в котором каждая подвижная лопаточная часть (21) выполнена с возможностью поворота между двумя крайними положениями (S, С), расположенными по обе стороны от нейтрального углового положения (N).

6. Компрессорный блок по п. 2, в котором указанная группа первых подвижных лопаточных частей выполнена с возможностью поворота в любую сторону относительно первого нейтрального углового положения, а указанная группа вторых подвижных лопаточных частей выполнена с возможностью поворота в любую сторону относительно второго нейтрального углового положения, причем две указанные группы выполнены с возможностью поворота независимо друг от друга и независимо относительно нейтрального положения.

7. Компрессорный блок по п. 1, в котором осевая ширина подвижной лопаточной части или частей (21) по существу равна осевой ширине направляющего аппарата (24).

8. Компрессорный блок по любому из пп. 1-7, в котором направляющий аппарат (24) содержит несколько подвижных лопаточных частей (21), которые выполнены с возможностью приведения в движение одним управляющим двигателем (17).

9. Компрессорный блок по любому из пп. 1-7, содержащий несколько центробежных ступеней сжатия, причем по меньшей мере две из указанных центробежных ступеней сжатия содержат по одному рабочему колесу (4, 4'), одному диффузору (23) и одному направляющему аппарату (24), содержащему подвижные лопаточные части (21).



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к входному направляющему лопаточному приводному аппарату, турбомашине и способу изготовления входного направляющего лопаточного приводного аппарата турбомашины.

Способ регулирования расхода воздуха в центробежном компрессоре (10) турбомашины заключается в обеспечении распределения воздуха через первую кольцевую решетку (G1) лопастей (24) с изменяемым углом установки.

Изобретение относится к компрессоростроению. Описана система для сжатия газа, которая в некоторых вариантах осуществления содержит блок входных направляющих лопаток.

Изобретение относится к области машиностроения, а точнее к центробежным вентиляторам, в частности к конструкциям их направляющих аппаратов, и может быть использовано для регулирования и управления мощностью всасывания и нагнетания воздуха в пневмопроводы и пневмосистемы различных машин для расширения диапазона плавного регулирования мощности регулятора, особенно на минимальных мощностях, с одновременным упрощением конструкции регулятора и повышения надежности эксплуатации путем изменения условий засасывания воздуха во входной патрубок за счет изменения конструкции входного патрубка и регулятора мощности воздушного потока, в частности за счет размещения последнего за пределами корпуса вентилятора.

Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к компрессорам холодильных установок для нагнетания рабочего вещества в цикле холодильной машины, и может быть использовано в объектах холодильной техники и газодобывающей промышленности.

Изобретение относится к центробежным компрессорам в целом и в особенности к конструкции диффузора для центробежного компрессора. .

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в системах терморегулирования изделий авиационной и ракетной техники, а также в других областях техники.

Изобретение относится к компрессоростроению и касается конструкции диффузоров с регулируемым положением лопаток. .

Изобретение относится к узлу с торцевой крышкой (COV) корпуса (CAS) турбомашины (ТМ), в частности для турбомашины (ТМ) горшкообразной конструкции, причем узел содержит, по меньшей мере, крышку (COV) и дополнительный корпус (CAS2).

Изобретение касается ротора (1) компрессора, имеющего вал-шестерню (2), включающий в себя несколько расположенных в осевом направлении сегментов (3, 4, 5), и имеющего составное уплотнение (6), уплотняющее вал-шестерню (2).

Предложены системы и способы поддержания заданного перепада давления между охлаждающим маслом (110) электрического двигателя (102) и технологической газовой рабочей текучей средой (108) компрессора (104), аксиально присоединенного к электрическому двигателю (102).

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.

Узел (10) турбокомпрессора разделен вдоль оси (12) ротора (11) на три секции (13, 18, 22): опорную (13), (18) двигателя и (22) компрессора. Опорная секция (13) имеет по меньшей мере один активный магнитный подшипник (14) для опоры ротора (11).

Изобретение относится к компрессорной технике и может быть использовано в качестве агрегата для сжатия различных газов во многих отраслях промышленности, например в качестве газоперекачивающего агрегата на линейных компрессорных станциях.

Изобретение относится к области компрессоростроения, преимущественно к герметичным осевым и центробежным компрессорам со встроенным высокооборотным электроприводом без смазки в опорах ротора.

Изобретение относится к компрессорному блоку (1), в частности для подводной эксплуатации. .

Изобретение относится к области насосостроения, технике очистки газов, теплообменной технике и может быть использовано в различных технологических процессах. .

Изобретение относится к усовершенствованиям компрессорных блоков и, в частности, к модульному компрессорному блоку, имеющему отдельные секции для компрессора, управления и впуска воздуха, и обеспечивает при своем использовании снижение шума и увеличение срока эксплуатации компрессора.

Описан компрессорный блок, содержащий, по меньшей мере, первый двигатель, приводящий во вращение по меньшей мере одно рабочее колесо ступени сжатия, диффузор, расположенный на выходе из рабочего колеса и предназначенный для центробежного направления газов, выходящих из рабочего колеса, и центростремительный направляющий аппарат, расположенный ниже по потоку от диффузора. Направляющий аппарат содержит по меньшей мере одну подвижную лопаточную часть, которая выполнена с возможностью изменения касательной составляющей скорости газов, выходящих из направляющего аппарата, при своем движении. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх