IT8647751A1

IT8647751A1 - COMPRESSORE CENTRIFUGO DEL TIPO A POMPA DI REINTEGRO E STADIO DI RiCICILAGa: 0%

Info

Publication number: IT8647751A1
Application number: ITRM1986A047751A
Authority: IT
Original assignee: Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Priority date: 1985-06-20
Filing date: 1986-03-11
Publication date: 1987-09-11
Also published as: FR2583824B1; DE3608289A1; JPH0322559Y2; IT1190237B; DE3608289C2; JPS62795U; CN86101439A; FR2583824A1; IT8647751A0; US4708587A

Description

"COMPRESSORE CENTRIFUGO DEL TIFO A POMPA DI REINTEGRO E.STADIO DI RICICLAGGIO"

RIASSUNTO DELL'INVENZIONE

Un compressore centrifugo comprende una girante di uno stadio a pompa di reintegro, un primo stantuffo di Bilanciamento per. generare una spinta assiale che bilancia la spinta assiale gene_ rata dallo stadio a pompa di reintegro, una girante.di uno sta jdio di riciclaggio ed un secondo stantuffo di bilanciamento d_i sposto tra lo stadio a pompa di reintegro e lo stadio di ricilaggio, le giranti e gli stantuffi essendo montati in.maniera ff

fissa su uno stesso albero all'interno dello stesso alloggiamento. I diametri del primo e del secondo stantuffo di bilancia mento e di un anello di spessore disposto sul lato di aspiraziq e della girante dello stadio di riciclaggio sono sostanziai? lente identici fra di loro

DESCRIZIONE

presente invenzione concerne un compressore centrifugo e, Fi? in particolare, un compressore centrifugo comprendente uno stadio,a pompa di reintegro ed.uno stadio di ri.ctelaggio.

In un compressore centrifugo comprendente uno stadio .a pompa di reintegro, per incrementare la_pressione del gas da un valore di bassa,pressione ad un valore di pressione elevata,,ed uno stadio a pompa di riciclaggio per rimettere in ciclo il gas pr? veniente da un reattore di processo,.la differenza fra .la spin*? ta.assiale generata dallo stadio a pompa di reintegro e la spin ta assiale generata dallo stadio a pompa di riciclaggio e bilar ciata dalla spinta assiale generata da uno stantuffo di bilanciamento che serve a compensarla..

In un compressore centrifugo della tecnica precedente, le spin te vengono bilanciate tra.cLi loro durante il funzionamento nor [male. Tuttavia, quando il funzionamento viene arrestato, sebbe ne la pressione del gas venga improvvisamente ridotta.dallo sta j?dio a pompa di reintegro, lo stadio di riciclaggio non riduce prontamente la propria pressione, poich? la oapacit? del gas inel sistema di riciclaggio ? grande. Di conseguenza, il bilanciamento della spinta va perso in via transitoria e viene cos? applicata una spinta eccessiva ad un cuscinetto reggispinta. ^Inoltre, quando viene variato il rendimento di una unit? di ra? 'freddamente disposta nel sistema di riciclaggio, il bilancia -jmento delle forze pu? andare perduto.

iAllo scopo di eliminare il precedente problema ? jstato propo ? ;sto che il cuscinetto reggispinta venga reso pi? grande per gua dagnare margine. Tuttavia, le perdite a.causa del cuscinetto aumentano in maniera svantaggiosa.

Sebbene sia stato ulteriormente proposto che venga emesso un al Larme calando,la differenza fra le pressioni del gas nello stallo di reintegro e nello stadio di riciclaggio supera un valore prestabilito, la velocit? di funzionamento risulta ridotta.

La presente invenzione ? stata ideata allo scopo d^ rimuovere i precedenti problemi ed un oggetto della presente invenzione e quello di mantenere il bilanciamento della spinta assiale non solo durante le operazioni normali di un compressore centrifugo, na anche durante i periodi transitori quali l?avvio e 1*arresto compressore

Lo scopo precedente ? stato conseguito da un compressore centri 'fugo secondo la presente invenzione, il quale comprende una girante di uno stadio a pompa di reintegro, un primo stantuffo di bilanciamento per generare una spinta assiale bilanciata dalla spinta assiale generata dallo stadio di reintegro, una girante di uno stadio di riciclaggio ed un secondo stantuffo di bilamjciamento disposto fra lo stadio a pompa di reintegro e lo star? dio_di riciclaggio, le giranti e gli stantuffi essendo montati in maniera fissa sullo stesso albero nella stessa camera, ed i [diametri del primo e del secondo stantuffo di bilanciamento e [di un.anello di ispessimento disposto sul lato di aspirazione della girante dello stadio di riciclaggio essendo sostanzialmer ite identici.

fIn accordo_con la presenie invenzione, poich? il primo stantuf fo di bilanciamento genera_una .spinta assiale 'bilanciata dalla

spinta assiale generata dallo stadio di reintegro, la .spinta

assiale dello stadio di reintegro e 'bilanciata daila spinta as^

siale del primo stantuffo di bilanciamento. Poich? i diametri

del primo stantuffo di bilanciamento, del secondo stantuffo di

bilanciamento disposto fra lo stadio di riciclaggio e lo stadie

di reintegro , e dell'anello di ispessimento disposto sul lato

di aspirazione della girante chLlo stadio di riciclaggio sono

sostanzialmente identici tra di loro, lo stadio di riciclaggio

pu? mantenere il bilanciamento della spinta assiale indipenden

temente dallo stadio di reintegro.

La presente invenzione verr? adesso descritta maggiormente in

dettaglio facendo riferimento ad un disegno che illustra una

forma di realizzazione pratica della presente invenzione.

:L?unico disegno rappresenta una sezione longitudinale frammentaria che illustra una forma di realizzazione pratica della pre Lente invenzione.

juno stadio a pompa,di reintegro a incrementa la pressione del

gas da ima,bassa pressione ad una pressione elevata, mentre uno

stadio di riciclaggio b rimette in ciclo il gas di un reattore Iidi processo. Sono in generale previsti molti stadi di reintegro,

sebbene siano stati rappresentati soltanto l'ultimo stadio ed

uno stadio che lo precede. Lo stadio di riciclaggio e general?

mente singolo. Una girante 1 dell'ultimo stadio di reintegro a

una girante 2 dello stadio di reintegro precedente, una^giran?

i

te 3 dello stadio di riciclaggio b, un primo stantuffo di bilari ciamento 5 ed un secondo stantuffo di.bilanciamento..4 disposti tra lo stadio di reintegro a e lo stadio di riciclaggio b sono montati p inseriti sullo stesso albero 6 e nello stesso alloggiamento e sono fissati a questo albero 6 mediante un dado avvitato 7? I diametri del secondo stantuffo di bilanciamento 4 e di un anello di ispessimento 8 disposto sul lato di aspirarzione della girante 3 dello stadio di riciclaggio b sono eguagli al diametro D del primo stantuffo di bilanciamento 5?

Il gas fluendo attraverso la girante 2 viene aspirato nella gi rante 1 attraverso un diffusore 9 e viene scaricato dal.diffusore 10 dopo esser fluito attraverso la girante 1. Il gas del sistema di riciclaggio viene aspirato attraverso un ingresso di aspirazione 11 e fluisce .attraverso la girante 3. Il gas che fluisce attraverso la girante 3 viene successivamente scaricarlo da un diffusore 12.

Parte del gas scaricato viene alimentato attraverso un foro paj sante 13 al secondo stantuffo di ?bilanciamento 4? per impedire al gas che si trova nello stadio di reintegro di penetrare nel lo stadio di riciclaggio b. Il foro passante 13 non costituisce un elemento indispensabile nella realizzazione pratica della presente invenzione. _ '

Una camera ? disposta sul lato destro del primo stantuffo di aspirazione 5 ? accoppiata attraverso un tubo 14 ad un ingresso di aspirazione di un primo stadio di reintegro

I numeri di riferimento 15 e 17 indicano un anello di ispessimento e rispettivamente una bopcola a diaframma ne!!?ultimo stadio di reintegro, mentre i numeri 16 e 18 indicano un anel?j lo di ispessimento e rispettivamente una boccola a diaframma nello stadio di reintegro precedente, ed il numero 19 indica un elemento a labirinto.

La spinta assiale totale esercitata sull'albero dado stadio di riciclaggio e sempre zero.

All'interno del diametro D, poich? una camera di aspirazione B della girante 3 comunica con una camera G alla destra del sean do stantuffo di bilanciamento 4 attraverso un passaggio 20, la pressione nelle camere B e C ? uguale alla pressione di aspira zione P3, e poich? il diametro D dell?anello di ispessimento 8 della girante 3 ? uguale,al diametro D del secondo stantuffo di hilanciamento 4? la spinta assiale che agisce sul secondo stantuffo eli bilanciamento verso sinistra, per effetto della pressione. di aspirazione_P?, "bilancia la spinta assiale che aigisce sulla girante 3 verso destra, All'esterno_del diametro D, poich? la pressione esercitata sulla superficie posteriore del. la piastra principale della girante 3 e la pressione eseroitata sulla superf?cie posteriore della piastra laterale sono sostanzialmente identiche e vengono esercitate in direzioni op~

simento 8 ? uguale al diametro D del primo stantuffo di bilanciamento 5, non viene effettuata alcuna spinta assiale basata | queste pressioni. Inoltre, poich? la forza che preme sulla girante 3 verso sinistra e la forza che preme sul primo stantuf fo di bilanciamento verso destra sono uguali tra di loro in vaj lore assoluto e vengono esercitate in direzioni opposte 1?una j all'altra, le due forze si compensano tra di loro. Di consegua! za, la spinta assiale totale esercitata sull'albero 6 dallo sta dio di riciclaggio b ? sempre zero. In altre parole, la spinta assiale prodotta nello stadio di riciclaggio ? bilanciata indi pendentemente dallo stadio di reintegro.

Il diametro D del primo stantuffo di bilanciamento 5 ? definito in maniera che la spinta assiale esercitata dal primo stantuffo di bilanciamento sia bilanciata dalla spinta,assiale e? _ seroitata nello stadio di reintegro..

Viene adesso presa in ..considerazione la spinta assiale della girante 2 nello stadio di reintegro precedente.

La spinta assiale F2r che preme sulla girante 2 verso destra ? espressa da:

?2? = X (d| - d|)P2a/4 _ _ dove d^ ? il diametro dell'anello di ispessimento 16, Dg ? il diametro della boccola a diaframma e P2a ? la pressione di asp. .razione.

D'altra parte, la spinta assiale F21 che preme sulla girante 2 verso sinistra e espressa da:

. P21 - 7f - dg)P2c/4 .

dove da ? il diametro dell?anello di ispessimento 17 e P2c _? ..

La pressione esercitata sulla piastra principale della girante 2 che approssima la pressione scaricata P2h, ma ? leggermente differente, poich? BU di essa si esercita l?influenza della ro bazione della girante 2.

All?esterno del diametro d?, poich? la pressione esercitata su! La superficie posteriore della piastra principale della girante 2 e la pressione esercitata sulla superficie posteriore dejl La piastra laterale di essa sono sostanzialmente identiche e vengono esercitate in direzioni opposte l?una all?altra, non viene effettuata alcuna spinta assiale sulla "base di queste jpressioni.

Pertanto, una spinta,assiale diretta verso destra viene eserc?^ tata sulla girante 2 dalla forza F2r-P2l? In maniera simile, 'ina spinta assiale diretta verso sinistra,viene esercitata sugli altri stadi di reintegro, _

La spinta assiale Flr che preme sulla girante 1 dell?ultimo sta iio di reintegro verso destra ? data da:

F1r = ?? (df - d|)P1a/4

dove jdij e il diametro^dell'anello di ispessimento 15, dg ? il diametro dell'anello di ispessimento^17 e Pia ? la pressione di aspirazione, _ _ _

Dall?altro lato, la spinta assiale PII che preme sulla girante 1 e sull'intero-secondo stantuffo di hilanciamento nello stadit i reintegro^.verso sinistra ? data da:

P11 ? ?7 (d? - D^)P1c/4

dove.d^. ? il diametro dell'anello di ispessimento 15, D ? il diametro del.secondo stantuffo di .bilanciamento e Pie e la pre sione che approssima la.pressione Plb esercitata sulla piastra principale della girante.1, e tuttavia,e.leggermente differenti: poich? su di essa si esercita l'influenza della rotazione dell girante 1. . _.

Quando la.pressione (pressione assoluta) nella camera destra del .primo .stantuffo di bilanciamento 5 ? P, la spinta assiale Fb1 che preme sul primo stantuffo di bilanciamento 5 verso^siru stra ? data da:

Fb1 = 7F (D2 - (3Q

dove D ? il diametro del primo stantuffo di bilanciamento e dg ?.,il.diametro,de11? albero. .. . . . .

Di conseguenza, _l? condizione in.cui la spinta assiale che pre me .sull'albero 6.verso destra,?.zero, quando,il numero _di stardi.delle giranti dello stadio.di reintegro ? due, ? data da:

.. . . . F2r.r-_F21 F1r - F11 Fb1 *= 0

Il-diametro.D,..che. soddisfalla,precedente equazione .ptu? essere definito teoricamente o in maniera..sperimentale. Quando,il numero degli.stadi delle giranti dello stadio di reintegro ? tre o pi?, il valore D ? .definito in maniera s.imile. Non ? neoessa riamente richiesto, ohe la camera,a destra ,del primo stantuffo di bilanciamento 5 sia ih comunicazione con il primo stadio di reintegro e pu? essere in comunicazione, per esempio, con quel?:-lo intermedio tra il primo ed il secondo stadio di reintegro Come ? stato precedentemente .descritto, ciascuno degli stadi di

reintegro produce una spinta assiale diretta a sinistra ed il

diametro D del primo stantuffo di "bilanciamento 5 ? definito in

maniera da.generare una spinta corrispondente alla somma della

spinta assiale prodotta da ciascuno stadio di reintegro. Di con

seguenza, la spinta assiale dello stadio di reintegro bilancia

la spinta,assiale prodotta nel primo stantuffo di bilanciamenb indipendentemente

toldallo stadio di riciclaggio. Poich? la spinta assiale prodot

ta nello stadio di reintegro e la spinta.assiale prodotta nel

primo stantuffo di bilanciamento 5 sono entrambe proporzionali

alla pressione di aspirazione del primo stadio di reintegro ed

alla pressione di scarico dell?ultimo stadio di reintegro, la

variazione della spinta assiale ? lieve, anche se le condizio?

ni operative dello stadio di reintegro sono variate.

Quando il compressore centrifugo viene arrestato, anche se la

pressione del gas nello stadio di reintegro viene rapidamente

'ridotta e la pressione del gas nello stadio di riciclaggio non

!viene rapidamente ridotta, poich? la spinta assiale da parte

jdello stadio di reintegro e la spinta assiale da parte dello

stadio di riciclaggio si bilanciano indipendentemente l?unadal

d'altra, sul cuscinetto reggispinta non viene esercitata una i

?spinta assiale eccessiva. Inoltre, anche se il punto di.funzio

jnamento dello stadio di reintegro o dello stadio di rioiclagglc

;viene spostato dal punto di funzionamento normale indipendente 1

^mente l?uno dall?altro, a causa di ima variazione delle cond??

Claims

RIVENDICAZIONI

1 Compressore centrifugo comprendente una girante di uno sta?

dio di reintegro, un primo stantuffo di bilanciamento che pro? .

duee_una spinta assiale che si bilancia con una spinta assiale

Iprodotta.dallo stadio,di reintegro, una girante di uno stadio .

di riciclaggio ed.un secondo stantuffo,di..bilanciamento dispo?

sto fra lo stadio di reintegro e lo stadio di riciclaggio, le

isuddette giranti ed f suddetti stantuffi essendo montati in mar.

niera fissa sullo stesso piller? e nello stesso alloggiamento, caratterizzato dal fatto che: i diametri del primo stantuffodi bilanciamento, del secondo stantuffo di bilanciamento e di un anello di ispessimento disposto sul lato di aspirazione della girante dello stadio di riciclaggio sono sostanzialmente identici.
2. Compressore centrifugo secondo la rivendicazione 1, caratte rizzato dal fatto che il suddetto stadio di reintegro comprende un compressore multistadio per incrementare la pressione da un valore basso ad un valore elevato.
3. Compressore centrifugo secondo la rivendicazione 1,carati?J rizzato dal fatto che il suddetto stadio di riciclaggio compra, de una pompa per rimettere in ciclo il gas di un reattore di processo.
4 Compressore centrifugo secondo la rivendioazione 1,caratte^ rizzato dal fatto che la pressione che.produce una spinta 1..suddetto primo stantuffo di bilanciamento ? sostanziai? imente uguale alla pressione del primo stadio di reintegro.