一种气体压缩设备的制作方法

1.本技术涉及气体压缩技术领域，具体涉及一种气体压缩设备。


背景技术：

2.现有的气体压缩设备中，压缩机两端受结构限制无法沿轴向安装气流管道，使得不论是进气管道还是排气管道，都只能沿径向进行安装，由于沿径向进入压缩机的气体需要先拐弯后再沿轴向流动进行压缩，因此会造成气体压缩效率低下。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本技术提供一种气体压缩设备，以能够提升气体压缩的效率。
4.本技术提供一种气体压缩设备，包括：压缩机、高速电机和透平机；压缩机上设置有压缩机轴，高速电机上贯通设置有电机轴，透平机上设置有透平机轴，压缩机轴、电机轴及透平机轴同轴设置，电机轴的一端与压缩机轴连接，另一端与透平机轴连接；压缩机背离高速电机一端的端面沿轴向连接有进气管道，压缩机上与朝向高速电机一端的端面相邻接的侧壁沿径向连接有排气管道。
5.通过将高速电机设置于中间，压缩机和透平机分别设置于高速电机的两端，使得压缩机形成单出轴形式，即压缩机轴背离电机轴的一端不与其他结构进行连接，并在压缩机背离高速电机的一端沿轴向连接进气管道，形成轴向气流通道，从而减少压缩过程中的气流损失，提升气体压缩效率。通过采用高速电机实现电机轴与压缩机轴转速的匹配，使得电机轴与压缩机轴之间无需通过变速箱匹配，可以直接同轴连接，形成单轴伸形式(即电机轴与压缩机轴同轴设置)，进而减少气体压缩设备的空间占用率。
6.在一种可选的方式中，压缩机背离高速电机一端的端面设置有进气法兰，压缩机上与朝向高速电机一端的端面相邻接的侧壁设置有排气法兰，进气法兰与进气管道连接，排气法兰与排气管道连接。通过在压缩机上设置进气法兰和排气法兰并分别与进气管道和排气管道连接，有效提升了压缩机与进气管道和排气管道连接的稳定性和气密性。
7.在一种可选的方式中，压缩机轴、电机轴及透平机轴之间通过联轴器连接。通过将压缩机轴、电机轴及透平机轴之间用联轴器进行连接，实现电机轴和透平机轴对压缩机轴的同轴驱动。
8.在一种可选的方式中，电机轴与透平机轴之间通过离合器连接。通过将电机轴与透平机轴用离合器连接，使得在电机轴单独驱动压缩机轴转动工作时，可以通过离合器将电机轴与透平机轴分离，从而避免透平机停机检修时影响压缩机的运行。
9.在一种可选的方式中，离合器为超越离合器，超越离合器用于在透平机轴的转速大于或等于电机轴的转速时使透平机轴与电机轴接合，在透平机轴的转速小于电机轴的转速时使透平机轴与电机轴分离。通过将离合器设置为超越离合器，使得透平机轴的转速可以超越电机轴的转速，实现对压缩机轴的高效驱动，并且在透平机轴的转速大于或等于电机轴的转速时使透平机轴与电机轴接合，在透平机轴的转速小于电机轴的转速时使透平机
轴与电机轴分离，同样避免透平机停机检修时影响压缩机的运行。
10.在一种可选的方式中，离合器具有离合器轴，离合器轴的两端分别通过联轴器与电机轴及透平机轴同轴连接。通过将离合器轴的两端分别通过联轴器与电机轴及透平机轴同轴连接，实现电机轴与透平机轴之间的同轴接合传动。
11.在一种可选的方式中，离合器轴与透平机轴之间的联轴器上设置有刹车装置，刹车装置用于在透平机轴与离合器轴分离后使透平机轴停止。通过在离合器轴与透平机轴之间的联轴器上设置刹车装置，使得透平机轴在与离合器轴分离后可以快速停止，避免透平机轴无效做功并发生振动、摩擦等情况而影响透平机的气密性和使用寿命。
12.在一种可选的方式中，联轴器为膜片联轴器。膜片联轴器靠膜片的弹性变形来补偿所联两轴(压缩机轴与电机轴、电机轴与透平机轴、电机轴与离合器轴及离合器轴与透平机轴)的相对位移，膜片联轴器是一种高性能的金属强元件挠性联轴器，不用润油，结构紧凑，强度高，使用寿命长，无旋转间隙，不受温度和油污影响，具有耐酸、耐碱、防腐蚀的特点。
13.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
14.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
15.图1为本技术一实施例提供的气体压缩设备的结构示意图；
16.图2为本技术另一实施例提供的气体压缩设备的结构示意图。
17.具体实施方式中的附图标号如下：
18.气体压缩设备100，压缩机110，压缩机轴111，进气法兰112，排气法兰113，高速电机120，电机轴121，透平机130，透平机轴131，进气管道140，排气管道150，联轴器160，离合器170，离合器轴171。
具体实施方式
19.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
21.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
23.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：存在a，同时存在a和b，存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
24.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
25.在本技术实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
26.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
27.气体压缩设备主要由透平机(例如煤气透平机)、压缩机(例如轴流压缩机)和电机组成，在高炉炼铁领域当中，压缩机作为核心动力设备，主要的功能是为高炉供风，电机为压缩机提供主要动能。在高炉炼铁过程中会产生具有一定压力和温度的高炉煤气，透平机则用于回收高炉煤气中的多余能量，并将回收的能量通过轴系传递给压缩机，从而为压缩机提供辅助动能。
28.现有的气体压缩设备中，压缩机设置在电机与透平机之间，从而导致压缩机两端受电机和透平机的结构限制无法沿轴向安装气流管道，使得不论是进气管道还是排气管道，都只能沿径向进行安装，由于沿径向进入压缩机的气体需要先拐弯后再沿轴向流动进行压缩，因此会造成气体压缩效率低下。
29.基于上述问题，本技术提出一种气体压缩设备，通过将高速电机设置于中间，压缩机和透平机分别设置于高速电机的两端，使得压缩机形成单出轴形式，即压缩机轴背离电机轴的一端不与其他结构进行连接，并在压缩机背离高速电机的一端沿轴向连接进气管道，形成轴向气流通道，从而减少压缩过程中的气流损失，提升气体压缩效率。
30.请参阅图1，图中示出了本技术一实施例提供的气体压缩设备100的结构，如图中所示，气体压缩设备100包括压缩机110、高速电机120和透平机130，压缩机110上设置有压缩机轴111，高速电机120上贯通设置有电机轴121，透平机130上设置有透平机轴131，压缩机轴111、电机轴121及透平机轴131同轴设置，电机轴121的一端与压缩机轴111连接，另一端与透平机轴131连接。压缩机110背离高速电机120一端的端面沿轴向(图1中x轴方向)连接有进气管道140，压缩机110上与朝向高速电机120一端的端面相邻接的侧壁沿径向(图1中y轴方向)连接有排气管道150。
31.高速电机120可以单独带动压缩机110工作，具体地，高速电机120单独工作时，电机轴121转动并带动压缩机轴111转动，从而实现对压缩机110内气体的压缩。在高速电机120工作的前提下，透平机130可以作为辅助驱动机构与高速电机120一起带动压缩机110工作，具体地，电机轴121的两端分别与压缩机轴111及透平机轴131连接，使得电机轴121和透平机轴131同时带动压缩机轴111转动，以对压缩机110内的气体进行压缩。
32.如图1中所示，图中进气管道140、压缩机110及排气管道150处箭头表示气体流动方向，由图可知，常压或低压气体由进气管道140进入到压缩机110内，在压缩机轴111的做功下形成高压气体并流入排气管道150内进行后续利用。
33.通过将高速电机120设置于中间，压缩机110和透平机130分别设置于高速电机120的两端，使得压缩机110形成单出轴形式，即压缩机轴111背离电机轴121的一端不与其他结构进行连接，并在压缩机110背离高速电机的一端沿轴向连接进气管道140，形成轴向气流通道，从而减少压缩过程中的气流损失，提升气体压缩效率。通过采用高速电机120实现电机轴121与压缩机轴111转速的匹配，使得电机轴121与压缩机轴111之间无需通过变速箱匹配，可以直接同轴连接，形成单轴伸形式(即电机轴121与压缩机轴111同轴设置)，进而减少气体压缩设备100的空间占用率。
34.对于进气管道140和排气管道150与压缩机110的连接结构，本技术进一步提出一种实施方式，具体请继续参阅图1，如图中所示，压缩机110背离高速电机120的端面设置有进气法兰112，压缩机110上与朝向高速电机120一端的端面相邻接的侧壁设置有排气法兰113，进气法兰112与进气管道140连接，排气法兰113与排气管道150连接。
35.通过在压缩机110上设置进气法兰112和排气法兰113并分别与进气管道140和排气管道150连接，有效提升了压缩机110与进气管道140和排气管道150连接的稳定性和气密性。
36.请参阅图2，图中示出了本技术又一实施例提供的气体压缩设备100的结构，如图中所示，在本技术的一些实施例中，压缩机轴111、电机轴121及透平机轴131之间通过联轴器160连接。
37.联轴器160又称联轴节，是用来联接两轴，使两轴在传递运动和扭矩的过程中一同进行回转的机械部件。
38.通过将压缩机轴111、电机轴121及透平机轴131之间用联轴器160进行连接，实现电机轴121和透平机轴131对压缩机轴111的同轴驱动。
39.为了避免电机轴121单独工作带动压缩机轴111转动时，透平机轴131影响电机轴121对压缩机轴111的传动效率，本技术进一步提出一种实施方式，具体请继续参阅图1，如图中所示，电机轴121与透平机轴131之间通过离合器170连接。
40.离合器170是机械传动中的常用部件，用来将传动系统中的两个传动件接合或分离，在本实施例中，离合器170用于将电机轴121与透平机轴131接合或分离，具体地，在电机轴121单独驱动压缩机轴111转动时，通过离合器170将电机轴121与透平机轴131分离，避免透平机轴131影响传动效率，在电机轴121与透平机轴131同时驱动压缩机轴111转动时，则需要通过离合器170将电机轴121与透平机轴131接合。
41.通过将电机轴121与透平机轴131用离合器170连接，使得在电机轴121单独驱动压缩机轴111转动工作时，可以通过离合器170将电机轴121与透平机轴131分离，从而避免透
平机130停机检修时影响压缩机110的运行。
42.进一步地，在本技术的一些实施例中，离合器170为超越离合器，超越离合器用于在透平机轴131的转速大于或等于电机轴121的转速时使透平机轴131与电机轴121接合，在透平机轴131的转速小于电机轴121的转速时使透平机轴131与电机轴121分离。
43.通过将离合器170设置为超越离合器，使得透平机轴131的转速可以超越电机轴121的转速，实现对压缩机轴111的高效驱动，并且在透平机轴131的转速大于或等于电机轴121的转速时使透平机轴131与电机轴121接合，在透平机轴131的转速小于电机轴121的转速时使透平机轴131与电机轴121分离，同样避免透平机130停机检修时影响压缩机110的运行。
44.请继续参阅图1，在本技术的一些实施例中，离合器170具有离合器轴171，离合器轴171的两端分别通过联轴器160与电机轴121及透平机轴131同轴连接。
45.通过将离合器轴171的两端分别通过联轴器160与电机轴121及透平机轴131同轴连接，实现电机轴121与透平机轴131之间的同轴接合传动。
46.进一步地，在本技术的一些实施例中，离合器轴171与透平机轴131之间的联轴器160上设置有刹车装置，刹车装置用于在透平机轴131与离合器轴171分离后使透平机轴131停止。
47.具体地，刹车装置是具有使透平机轴131减速、停止并保持停止状态的机构，例如可以是制动轮、刹车盘等。
48.通过在离合器轴171与透平机轴131之间的联轴器160上设置刹车装置，使得透平机轴131在与离合器轴171分离后可以快速停止，避免透平机轴131无效做功并发生振动、摩擦等情况而影响透平机130的气密性和使用寿命。
49.在本技术的一些实施例中，联轴器160为膜片联轴器。
50.膜片联轴器160由几组膜片(例如可以是不锈钢薄板)通过螺栓交错地与两半联轴器联接，每组膜片由数片叠集而成，膜片分为连杆式和不同形状的整片式。膜片联轴器靠膜片的弹性变形来补偿所联两轴(压缩机轴111与电机轴121、电机轴121与透平机轴131、电机轴121与离合器轴171及离合器轴171与透平机轴131)的相对位移，膜片联轴器是一种高性能的金属强元件挠性联轴器，不用润油，结构紧凑，强度高，使用寿命长，无旋转间隙，不受温度和油污影响，具有耐酸、耐碱、防腐蚀的特点。
51.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参阅前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。