具有推力平衡的压缩机及其方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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】
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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迀移，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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]压缩机可优选地包括压缩机护套，该压缩机护套适于包括该组叶轮、平衡活塞、活塞后腔、排出压力室和吸入压力室，该护套通过密封器件以密封不漏的方式封闭，这些密封器件在压缩室的任一侧上安装在旋转轴上或定子上。
[0015]压缩机可优选地包括适于对旋转轴进行支承的磁性轴承或油轴承。
[0016]压缩机还可包括抵接件，该抵接件布置在旋转轴上并且适于抵接在布置在抵接件的任一侧上并且独立于旋转轴的支承器件。
[0017]压缩机可包括适于测量旋转轴上的推力水平的传感器，和适于基于测得的推力水平来对控制阀进行控制的控制器件。
[0018]根据另一方面，提议包括马达和如上所述的压缩机的马达-压缩机装置组。
【附图说明】
[0019]通过研究本发明的非限制性实施例的参考附图给出的以下说明，本发明的其他优点和特征将变得显而易见，附图示意性地示出了根据本发明第二实施例的压缩机的实例。
【具体实施方式】
[0020]在例示的示范实施例中，压缩机是压缩区段1包括一组压缩叶轮R的压缩机，该压缩叶轮R保证在压缩机的输入E处输送的气体的压缩，以输出S处输送被压缩机操作过的气体(箭头F) ο
[0021 ] 叶轮R安装在由马达轴3旋转驱动的从动轴2上。
[0022]在例示的实施例中，压缩机的压缩区段1放置于压缩机护套4内，压缩机护套4通过密封器件5而保持密封不漏，该密封器件5沿从动轴2布置于压缩机护套的任一侧上。密封器件5可为干式填料，包括由密封件(例如迷宫式密封件)分开的腔系统。
[0023]压缩机还包括轴承6，在此为两个，使得可能支承从动轴2。轴承6可为磁性轴承。轴承6还可为油轴承，在该情况下，干式填料可用作密封器件5。
[0024]在最末叶轮R的下游，考虑到在压缩区段1中操作的气体的循环，压缩机包括安装在从动轴2上的平衡活塞7，其用于补偿由叶轮施加于从动轴2上的轴向推力。最末叶轮R(即最接近输出S和平衡活塞7的一个叶轮)的排出区域10中的压缩气体的泄漏通过使用布置在活塞的水平处的迷宫式密封件系统9而减少。从动轴2承受的轴向推力主要源自在一个方向上的各叶轮的极限处的压差，并且源自在相反方向上的压缩机中的气体流率，施加的力的幅度根据操作模式而变化。
[0025]压缩区段1包括在平衡活塞的与叶轮R相反的一侧上的活塞后腔11。后腔11经由平衡管线13联接到叶轮R的输入，平衡管线13包括受控调节阀14。
[0026]活塞极限处，即平衡活塞7 —侧上的排出区域与平衡活塞7另一侧上的活塞后腔11之间的压差使得可能使剩余推力回到中心位置且使其变化最小化。
[0027]剩余轴向推力由包括抵接件15和两个定子部分16的系统抵抗，该抵接件15牢固地附接到从动轴2，且这两个定子部分16位于抵接件15的任一侧上且独立于从动轴2，以便限制从动轴2的轴向移动。
[0028]当机器装备有平衡活塞7时，迷宫9处的泄漏经由平衡管线13返回压缩机