一种气动结构和压缩机

技术领域

本申请属于压缩机技术领域，具体涉及一种气动结构和压缩机。

背景技术

丙烯是现代化学工业生产中一种重要的基础原料，其制备过程通常采用丙烷脱氢制造，离心式压缩机为丙烯制备过程中的重要设备，离心式压缩机分两段压缩，由于丙烯制备过程中离心式压缩机的一段入口气量较大，需要选用直径较大的叶轮才能完成工作，由于压缩机叶轮的直径较大，以使压缩机体积较大，转速较低，驱动机和压缩机转速功率匹配性差，压缩机成本较高，并且其水压试验不容易通过。

因此，亟需一种压缩机新结构，在一段吸气量较大的情况下，降低压缩机的体积，减小压缩机的成本。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种气动结构和压缩机，其中气动结构通过相对设置的两个一级进气单元将一段超大进气量分成两股进行压缩，以使压缩机的体积减小，成本降低。

为了解决上述问题，本申请提供了一种气动结构，包括进气部和排气部，所述进气部包括一级进气单元，所述一级进气单元至少设置两个，两个所述一级进气单元相对设置，所述排气部包括一级排气单元，所述一级排气单元设置一个，两个所述一级进气单元均与所述一级排气单元相连通。

可选的，所述进气部还包括二级进气单元，所述二级进气单元与所述一级排气单元相连通，所述排气部还包括二级排气单元，所述二级排气单元与所述二级进气单元相连通。

可选的，所述气动结构还包括旋转轴，旋转轴贯穿所述进气部和所述排气部，所述一级进气单元与所述一级排气单元设置在所述旋转轴的非驱动端一侧，所述二级进气单元与所述二级排气单元设置在所述旋转轴的驱动端一侧。

可选的，所述一级进气单元包括一级叶轮，所述一级叶轮至少设置两个，两个所述一级叶轮分别设置在两个所述一级进气单元内，所述一级叶轮与所述旋转轴相连接，且与所述旋转轴同轴设置，所述旋转轴驱动所述一级叶轮转动，两个所述一级叶轮的转动方向相反。

可选的，所述二级进气单元包括二级叶轮，所述二级叶轮至少设置两个，所述二级叶轮与所述旋转轴相连接，且与所述旋转轴同轴设置，所述旋转轴驱动所述二级叶轮转动，两个所述二级叶轮的转动方向相同。

可选的，所述一级叶轮直径大于所述二级叶轮直径，所述一级进气单元还包括一级进气风筒，所述二级进气单元还包括二级进气风筒，所述一级进气风筒横截面积大于所述二级进气风筒横截面积。

可选的，所述一级进气风筒与所述二级进气风筒设置在所述旋转轴的径向侧，所述二级进气风筒设置在所述一级进气风筒的周向方向靠近所述旋转轴的驱动端一侧，两个所述一级进气风筒的中轴线共面，所述一级进气风筒与所述二级进气风筒的中轴线不共面。

可选的，所述一级排气单元包括一级排气风筒，所述一级排气风筒沿所述一级进气风筒的周向方向远离所述旋转轴设置，所述一级排气风筒的中轴线设置在两个所述一级进气风筒的对称面上。

可选的，所述二级排气单元包括二级排气风筒，所述二级排气风筒沿所述一级进气风筒的周向方向远离所述旋转轴设置，所述二级排气风筒的横截面积小于所述一级排气风筒的横截面积。

本申请的另一方面，提供了一种压缩机，所述压缩机包括如上述所述的气动结构。

有益效果

本发明的实施例中所提供的一种气动结构和压缩机，其中气动结构通过两个相对设置的一级进气单元能够将一段超大进气量分成两段进行压缩，以使气动结构的体积减小，且气动结构可以应用于压缩机等其他设备中，进而能够减小压缩机机壳大小，以使驱动机与压缩机转速功率的匹配性良好，可实现提高转速减少汽轮机消耗进而减少能源消耗，降低压缩机成本，同时该气动结构实现了压缩机小型化，以使压缩机的水压实验更容易通过。

附图说明

图1为本申请实施例的气动结构的结构示意图；

图2为本申请实施例的气动结构的俯视图；

图3为本申请实施例的一级进气风筒的剖视图；

图4为本申请实施例的一级排气风筒的剖视图；

图5为本申请实施例的二级进气风筒的剖视图；

图6为本申请实施例的二级排气风筒的剖视图。

附图标记表示为：

1、一级进气单元；11、一级叶轮；12、一级进气风筒；2、一级排气单元；21、一级排气风筒；3、二级进气单元；31、二级叶轮；32、二级进气风筒；4、二级排气单元；41、二级排气风筒；5、旋转轴。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要理解的是，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”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，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，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

结合参见图1至图6所示，根据本申请的实施例，一种气动结构，包括进气部和排气部，进气部包括一级进气单元1，一级进气单元1至少设置两个，两个一级进气单元1相对设置，排气部包括一级排气单元2，一级排气单元2设置一个，两个一级进气单元1均与一级排气单元2相连通。通过两个相对设置的一级进气单元1能够将一段超大进气量分成两段进行压缩，以使气动结构的体积减小，且气动结构可以应用于压缩机等其他设备中，进而能够减小压缩机机壳大小，以使驱动机与压缩机转速功率的匹配性良好，可实现提高转速减少汽轮机消耗进而减少能源消耗，降低压缩机成本，同时该气动结构实现了压缩机小型化，以使压缩机的水压实验更容易通过。

其中，气动结构可以应用于压缩机等其他设备中，本申请实施例中，气动结构应用于压缩机中且为双级压缩结构，一级进气单元1和一级排气单元2为压缩机的一级压缩结构。

其中，一级进气单元1和一级排气单元2可以设置在气动结构转轴的径向侧，通过联轴器与转轴相连接，通过转轴驱动一级进气单元1的工作轮转动对气体进行一级压缩。

其中，一级进气单元1可以设置多个，本申请实施例中一级进气单元1设置两个，一段超大进气量通过两个一级进气单元1进行压缩，能够降低气动结构的体积，进而减小了压缩机的外壳大小，以使压缩机的成本降低，同时能够提高转轴转速减小汽轮机消耗，节约能源，减小压缩机运行成本。

其中，两个一级进气单元1相对设置，即两个一级进气单元1背靠背设置，通过两个一级进气单元1背靠背设置能将气动结构的体积减小到最小，以使压缩机的水压实验更容易通过。

其中，两个一级进气单元1中间设置有隔板，隔板用于将一段超大进气量分成两段进行压缩，通过选择两个小型号的工作轮对一段超大进气量进行压缩，如在一段入口进气量较大的情况下，可实现将直径为1.2m的叶轮缩小为两个直径为0.9m的叶轮，以使具有该气动结构的压缩机体积减小，汽轮机输出功率相同的情况下转轴转速提高，节约能源。

具体的，一级进气单元1与一级排气单元2相连通，本申请实施例中，一级排气单元2设置一个，两个一级进气单元1均与一级排气单元2相连通，以使气动结构更加紧凑，进而减小压缩机的体积。

进气部还包括二级进气单元3，二级进气单元3与一级排气单元2相连通，排气部还包括二级排气单元4，二级排气单元4与二级进气单元3相连通。

其中，气动结构可以应用于压缩机中，二级进气单元3和二级排气单元4可以为压缩机的二级压缩结构。

其中，二级进气单元3中的工作轮可以相向设置，即二级进气单元3可以为顺排结构，二级进气单元3与一级排气单元2相连通，二级进气单元3还与二级排气单元4相连通。

其中，二级进气单元3垂直于转轴的截面面积小于一级进气单元1垂直于转轴的截面面积，以使具有此种气动结构的压缩机的外壳呈高低结构，可实现压缩机的水压实验更容易通过。

具体的，气体经过两个背靠背设置的一级进气单元1被一级压缩，通过一级排气单元2进入到二级进气单元3被二级压缩，通过二级排气单元4进入到工艺系统中，通过两个相对设置的一级进气单元1能够将一段超大进气量分成两段进行压缩，实现了压缩机的小型化，如在一段入口气量较大的情况下，可实现将3MCL1203型号的压缩机叶轮缩小为3MCL904型号的压缩机叶轮，以使压缩机的体积减小，其制造成本降低。

气动结构还包括旋转轴5，旋转轴5贯穿进气部和排气部，一级进气单元1与一级排气单元2设置在旋转轴5的非驱动端一侧，二级进气单元3与二级排气单元4设置在旋转轴5的驱动端一侧。

其中，旋转轴5可以为圆柱型，旋转轴5用于驱动进气部的工作轮转动对气体进行压缩。

其中，旋转轴5可以包括驱动端和非驱动端，一级进气单元1和一级排气单元2可以靠近旋转轴5的非驱动端一侧设置，二级进气单元3和二级排气单元4可以靠近旋转轴5的驱动端一侧设置，通过这种结构以使压缩机的外壳呈高低或低高结构，以使压缩机的水压实验更容易通过。

其中，旋转轴5的驱动端可以与驱动机相连接，驱动机驱动旋转轴5转动带动一级进气单元1和二级进气单元3的工作轮转动，以对气体进行压缩；旋转轴5的非驱动端可以与排油器相连接，压缩机内部的润滑油可以通过排油器排出系统。

其中，旋转轴5上可以设置有联轴器，旋转轴5转动通过联轴器带动一级进气单元1和二级进气单元3的工作轮转动。

其中，一级排气单元2设置两个一级进气单元1的对称面上，二级排气单元4靠近一级排气单元2设置，以使压缩机的结构更加紧凑，减小压缩机的占地面积，提高了压缩机的适用范围。

具体的，通过设置一级进气单元1与一级排气单元2在旋转轴5的非驱动端一侧，二级进气单元3与二级排气单元4设置在旋转轴5的驱动端一侧，能够避免压缩机内部结构复杂，可实现压缩机外壳为高低结构，实现了压缩机小型化，以使压缩机的水压实验更容易通过。

一级进气单元1包括一级叶轮11，一级叶轮11至少设置两个，两个一级叶轮11分别设置在两个一级进气单元1内，一级叶轮11与旋转轴5相连接，且与旋转轴5同轴设置，旋转轴5驱动一级叶轮11转动，两个一级叶轮11的转动方向相反。

其中，一级进气单元1可以设置多个，本申请实施例中，一级进气单元1设置两个，每个一级进气单元1中均设置一个一级叶轮11，一级叶轮11与一级进气单元1一一对应设置。

其中，一级叶轮11与旋转轴5相连接，通过旋转轴5转动带动一级叶轮11转动，具体的，旋转轴5与一级叶轮11之间设置有联轴器，旋转轴5通过联轴器带动一级叶轮11转动。

其中，两个一级叶轮11转动方向相反，靠近旋转轴5非驱动端一侧的一级叶轮11在第一方向上沿顺时针转动，靠近旋转轴5驱动端一侧的一级叶轮11在第一方向上沿逆时针转动。一级叶轮11可以高速旋转，气体经过一级进气风筒12进入一级进气单元1通过一级叶轮11后压力增大，速度提高，以使气体被一级压缩。

具体的，两个一级叶轮11与旋转轴5同轴设置，两个一级叶轮11的直径相同，通过设置两个一级叶轮11可以将一段超大进气量分成气体质量相同的两段进行压缩，能够减小压缩机体积，以使驱动机与压缩机转速功率的匹配性良好，可实现提高转速减少汽轮机消耗进而减少能源消耗，降低压缩机成本，同时两个一级叶轮11的直径相同，以使压缩机的外壳平整，以使压缩机的水压实验更容易通过。

二级进气单元3包括二级叶轮31，二级叶轮31至少设置两个，二级叶轮31与旋转轴5相连接，且与旋转轴5同轴设置，旋转轴5驱动二级叶轮31转动，两个二级叶轮31的转动方向相同。

其中，二级叶轮31可以设置多个，本申请实施例中，二级叶轮31设置两个。两个二级叶轮31可以为相向设置，即二级进气单元3为顺排结构，气体依次通过两个二级叶轮31进行压缩。

其中，二级叶轮31与旋转轴5相连接，通过旋转轴5转动带动二级叶轮31转动，具体的，旋转轴5与二级叶轮31之间设置有联轴器，旋转轴5通过联轴器带动二级叶轮31转动。

其中，两个二级叶轮31的直径可以相同或不同，实现压缩效果即可，本申请不做进一步的限定。

具体的，本申请中，二级叶轮31可以高速旋转，可实现一级压缩后的气体进入二级进气单元3通过二级叶轮31可实现对气体进行二级压缩，二级压缩后的气体压力增大，速度提高，以使气体满足工艺要求。同时二级叶轮31的直径小于一级叶轮11的直径，以使一级进气单元1垂直与旋转轴5的截面高度小于二级进气单元3垂直于旋转轴5的截面高度，以使压缩机外壳呈高低结构，以使压缩机的水压实验更容易通过。

一级叶轮11直径大于二级叶轮31直径，一级进气单元1还包括一级进气风筒12，二级进气单元3还包括二级进气风筒32，一级进气风筒12横截面积大于二级进气风筒32横截面积。

其中，一级叶轮11可以设置两个，两个一级叶轮11的直径相同，二级叶轮31可以设置两个，两个二级叶轮31的直径可以相同或不同，实现压缩效果即可，本申请不做进一步的限定。

具体的，一级进气单元1的进气量大于二级进气单元3的进气量，一级叶轮11的直径大于二级叶轮31的直径，以使压缩机的外壳呈高低结构，压缩机结构简单，以使压缩机的水压实验更容易通过。

其中，第一进气风筒可以为圆桶形，第一进气风筒可以设置在气动结构的底部，具体的，第一进气风筒可以设置在旋转轴5的径向侧，即旋转轴5的下方。

其中，一级进气风筒12可以设置多个，本申请实施例中，一级进气风筒12设置两个，两个一级进气风筒12分别与两个一级进气单元1相连通，两个一级进气风筒12位于同一平面内，两个一级进气风筒12垂直于中轴线的的截面面积相同，以使一段超大进气量能够被平均分成进气量相同的两小股气体分别进入两个一级进气单元1进行一级压缩。

其中，二级进气风筒32可以为圆桶形，本申请实施例中，二级进气风筒32设置一个，二级进气风筒32可以设置在旋转轴5的径向侧，即旋转轴5的下方。

具体的，一级进气单元1进行一级压缩排出的气体通过二级进气风筒32进入二级进气单元3，通过顺排连接的两个二级叶轮31被二级压缩，以使气体经过二级进气单元3后满足工艺要求。通过设置二级进气单元3能够提高气动结构的压缩比，以使压缩对应的耗功减少，提高了压缩效率。

其中，一级进气风筒12垂直于中轴线的截面面积大于二级进气风筒32垂直于中轴线的截面面积，气体经一级压缩后体积减小，通过设置二级进气风筒32的横截面积小于一级进气风筒12的横截面积能够减小压缩机的体积，同时能够减轻压缩机的重量，进而降低压缩机的制造成本。

具体的，一级进气单元1的进气量大于二级进气单元3的进气量，一级叶轮11的直径大于二级叶轮31的直径，一段超大进气量进入两个一级进气单元1通过两个一级叶轮11对一段超大进气量进行一级压缩，一级压缩后的气体进入二级进气单元3，通过顺排设置的两个二级叶轮31对气体进行二级压缩。通过设置一级叶轮11的直径大于二级叶轮31的直径，以使压缩机的外壳呈高低形状，能够减小压缩机的体积，降低压缩机成本，与现有技术中压缩机外壳为低高低形状相比，压缩机的水压实验更容易通过。

一级进气风筒12与二级进气风筒32设置在旋转轴5的径向侧，二级进气风筒32设置在一级进气风筒12的周向方向靠近旋转轴5的驱动端一侧，两个一级进气风筒12的中轴线共面，一级进气风筒12与二级进气风筒32的中轴线不共面。

其中，一级进气风筒12可以设置在旋转轴5的径向侧，本申请实施例中，旋转轴5水平设置，一级进气风筒12设置在旋转轴5的下方，两个一级进气风筒12的中轴线共面，两个一级进气风筒12的中心连成的直线与旋转轴5的中轴线平行，即一级进气风筒12的中轴线与水平面相垂直。

其中，二级进气风筒32可以设置在旋转轴5的径向侧，本申请实施例中，旋转轴5水平设置，二级进气风筒32设置在旋转轴5的正下方，二级进气风筒32的中轴线垂直于旋转轴5的中轴线，即二级进气风筒32的中轴线与水平面相垂直。

具体的，本申请实施例中，一级进气风筒12与二级进气风筒32的中轴线不在同一平面内，二级进气风筒32设置在一级进气风筒12靠近旋转轴5的驱动端一侧，二级进气风筒32可以与一级进气风筒12相贴合。通过一级进气风筒12与二级进气风筒32的中轴面不共线设置，能够最大程度上的减小压缩机的体积，降低压缩机成本，以使压缩机的转速提高，减少压缩机能源消耗，提高压缩机的工作效率。

一级排气单元2包括一级排气风筒21，一级排气风筒21沿一级进气风筒12的周向方向远离旋转轴5设置，一级排气风筒21的中轴线设置在两个一级进气风筒12的对称面上。

其中，一级排气风筒21大致为圆桶形，一级排气风筒21至少设置一个，本申请实施例中，一级排气风筒21设置一个。

具体的，本申请实施例中，气体通过两个一级进气风筒12分别进入两个一级进气单元1，气体经过两个一级进气单元1被压缩后均进入一级排气风筒21，通过一级排气风筒21进入二级进气单元3。

其中，一级排气风筒21与一级进气风筒12可以位于同一平面内，一级排气风筒21可以沿一级进气风筒12的周向方向上远离旋转轴5设置，一级排气风筒21的中轴线可以设置在两个一级进气风筒12的对称面上。

具体的，本申请中，通过设置一个一级排气风筒21与两个一级进气单元1相连通，能够减小压缩机的体积，以使压缩机的重量降低，制造成本降低，同时一级排气风筒21沿一级进气风筒12的周向方向远离旋转轴5设置，以使压缩机的结构更加紧凑，能够减小压缩机的占地面积，提高了压缩机的适用范围。

二级排气单元4包括二级排气风筒41，二级排气风筒41沿一级进气风筒12的周向方向远离旋转轴5设置，二级排气风筒41的横截面积小于一级排气风筒21的横截面积。

其中，二级排气风筒41大致为圆桶形，二级排气风筒41至少设置一个，本申请实施例中，二级排风风筒设置一个。

其中，二级排气风筒41与二级进气风筒32位于同一平面内，二级进气风筒32沿一级进气风筒12的周向方向远离旋转轴5设置，并远离二级进气风筒32设置，二级排气风筒41与一级进气风筒12相贴合，以使压缩机的结构更加紧凑，能够最大程度的减小压缩机的体积大小，提高了压缩机的适用范围。

具体的，本申请中，通过二级进气风筒32沿一级进气风筒12的周向方向远离旋转轴5设置，并远离二级进气风筒32设置，能够减小压缩机的大小，降低压缩机的占地面积，以使压缩机的成本降低，适用范围提高。同时二级压缩后的气体体积小于一级压缩后的气体体积，二级排气风筒41的横截面积小于一级排气风筒21的横截面积，以使压缩机的成本降低，同时气体压力提高，满足后续工艺需求。

本申请实施例的另一方面，提供了一种压缩机，压缩机包括如上述的气动结构。

本申请实施例中提供了一种气动结构和压缩机，其中气动结构通过两个相对设置的一级进气单元1能够将一段超大进气量分成两段进行压缩，以使气动结构的体积减小，且气动结构可以应用于压缩机等其他设备中，进而能够减小压缩机机壳大小，以使驱动机与压缩机转速功率的匹配性良好，可实现提高转速减少汽轮机消耗进而减少能源消耗，降低压缩机成本，同时该气动结构实现了压缩机小型化，以使压缩机的水压实验更容易通过。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。