Un impulsor (85) para un compresor (20) de gas centrífugo que incluye un miembro de estanqueidad estático (270) que incluye una pluralidad de puntas de estanqueidad (335),

siendo el impulsor operable para producir un flujo de fluido, comprendiendo el impulsor: un cubo (181) que incluye una cara frontal (182), una cara trasera (184) y un eje de rotación; una pluralidad de paletas (150) que se extienden desde la cara frontal, teniendo cada una de las paletas una parte inductora (155) y una parte exductora (160), y que cooperan con una paleta adyacente y la cara frontal para definir, al menos parcialmente, uno entre una pluralidad de canales impelentes (175), atravesando una parte del flujo de fluido uno de los canales impelentes, de modo tal que el flujo de fluido defina una primera presión adyacente a la parte inductora (155) y una segunda presión, que es mayor que la primera presión, adyacente a la parte exductora (160); y caracterizado porque se proporciona una extensión (200) axialmente en voladizo desde la cara trasera (184), incluyendo la extensión (200) una cara radialmente externa que incluye una porción de estanqueidad (215) con una pluralidad de superficies escalonadas (220), en la cual una primera de las superficies escalonadas, la más cercana a la cara trasera, tiene un primer diámetro y cada escalón subsiguiente en una dirección opuesta a la cara trasera tiene un diámetro más pequeño que la primera de las superficies escalonadas y una superficie escalonada adyacente sobre el lado más cercano a la pared trasera, estando cada una de las puntas de estanqueidad (335) dispuestas adyacentes a una de las superficies escalonadas (220) para definir una pluralidad de puntos de estanqueidad

La invención se refiere a un impulsor para un compresor centrífugo. Más específicamente, la invención se refiere a un impulsor para un compresor centrífugo que incluye una superficie de estanqueidad sobre una parte trasera.

La compresión de un gas en compresores centrífugos, también conocidos como compresores dinámicos, se basa en la transferencia de energía desde un conjunto de paletas impulsoras rotatorias al gas. Un compresor convencional de gas centrífugo incluye una cubierta estática y un impulsor dentro de la cubierta, que es rotatorio alrededor de un eje. El gas, tal como el aire, se dirige en una dirección generalmente axial hacia los bordes principales de las paletas impulsoras, y sale por los bordes traseros de las paletas en una dirección generalmente radial, habitualmente hacia un difusor y, luego, una voluta. Las paletas rotatorias imparten energía cambiando el momento o la velocidad, y la presión del gas. El momento del gas, que está relacionado con la energía cinética, se convierte luego en energía de presión, disminuyendo la velocidad del gas en el difusor estático y los sistemas colectores flujo abajo (p. ej., la voluta). La presión del gas en los bordes traseros de las paletas aumenta en comparación con el gas en los bordes principales de las paletas. Debido a que los compresores centrífugos incluyen componentes tanto estáticos como rotatorios, se requieren sellos para contener el gas comprimido descargado desde el impulsor.

Debido a una rigidez asimétrica del impulsor, las fuerzas corporales relacionadas con la masa, inducidas por la rotación (p. ej., las fuerzas centrífugas), imparten al impulsor un desplazamiento característico dirigido hacia el lado de la paleta del impulsor.

La propulsión axial neta que actúa sobre un eje que incluye uno o más impulsores puede ser absorbida por un cojinete de propulsión con una capacidad de transporte de carga que generalmente depende del tipo, diseño, prestaciones y coste del cojinete. Durante el funcionamiento del impulsor, pueden surgir distintas condiciones aerodinámicamente inducidas, de modo que la dirección de la propulsión neta pueda invertirse, requiriendo por ello un cojinete de propulsión adicional para mantener el ensamblaje del rotor en la posición axial adecuada con respecto a las estructuras estáticas circundantes del compresor.

El documento EP-A-0518027 describe un compresor centrífugo que comprende todas las características del preámbulo de la reivindicación 1, en el cual una cara trasera del impulsor tiene una pluralidad de escalones para la interacción con un miembro de estanqueidad estático.

Según la presente invención, se proporciona un impulsor para un compresor de gas centrífugo, que incluye un miembro de estanqueidad estático que incluye una pluralidad de puntas de estanqueidad, siendo el impulsor operable para producir un flujo de fluido, comprendiendo el impulsor: un cubo que incluye una cara frontal, una cara trasera y un eje de rotación; una pluralidad de paletas que se extienden desde la cara frontal, teniendo cada una de las paletas una parte inductora y una parte exductora, y cooperando con una paleta adyacente y la cara frontal para definir, al menos parcialmente, uno entre una pluralidad de canales impulsores, pasando una parte del flujo de fluido a través de uno de los canales impulsores, de modo que el flujo de fluido defina una primera presión adyacente a la parte inductora y una segunda presión, que es mayor que la primera presión, adyacente a la parte exductora; y caracterizado porque se proporciona una extensión envoladizo axialmente desde la cara trasera, incluyendo la extensión una cara radialmente externa, que incluye una parte de estanqueidad con una pluralidad de superficies escalonadas, en donde una primera superficie entre las superficies escalonadas, la más cercana a la cara trasera, tiene un primer diámetro, y cada escalón subsiguiente en una dirección contraria a la cara trasera tiene un diámetro más pequeño que la primera de las superficies escalonadas y que una superficie escalonada adyacente en el lado más cercano a la cara trasera, con cada una de las puntas de estanqueidad dispuesta como adyacente a una de las superficies escalonadas para definir una pluralidad de puntos de estanqueidad.

Cada uno de los primeros miembros de estanqueidad puede disponerse como adyacente a uno de los segundos miembros de estanqueidad, para definir una pluralidad de puntos de estanqueidad. Cada uno de los puntos de estanqueidad puede situarse en un diámetro de punto de estanqueidad. El diámetro promedio de punto de estanqueidad puede ser mayor que, o igual a, alrededor del 50 por ciento del diámetro externo.

El compresor puede incluir un motor y un impulsor con un cubo que está acoplado con el motor. El impulsor puede ser rotatorio en respuesta a la rotación del motor. El impulsor es operable para introducir un flujo de fluido en el inductor, en una dirección esencialmente axial, y descargar el flujo de fluido desde el exductor en una dirección esencialmente radial. Un miembro de estanqueidad rotatorio se extiende desde el impulsor y está separado por una distancia no nula del cubo. Un miembro de estanqueidad estático está situado adyacente al miembro de estanqueidad rotatorio y coopera con el miembro de estanqueidad rotatorio para definir una pluralidad de puntos de estanqueidad.

Otras características y ventajas de la invención devendrán evidentes para los expertos en la técnica al revisar la siguiente descripción detallada, las reivindicaciones y los dibujos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Fig. 1 es una vista de sección transversal de un sistema de compresión de fluido que realiza la invención y que está tomada a través de un eje de rotación;

la Fig. 2 es una vista de sección transversal aumentada de un impulsor del sistema de compresión de fluidos de la Fig. 1;

la Fig. 3 es una vista seccional de una parte del impulsor de la Fig. 2;

la Fig. 4 es otra vista seccional de una parte del impulsor de la Fig. 2;

la Fig. 5 es una sección transversal de un anillo de estanqueidad estático de la Fig. 1, tomada a través de un eje de rotación;

la Fig. 6 es una vista de sección transversal de dos dientes del anillo de estanqueidad estático de la Fig. 5;

la Fig. 7 es una vista de sección transversal de otro anillo de estanqueidad estático que realiza la invención y que incluye un trayecto de flujo a través del mismo;

la Fig. 8 es una vista seccional de una parte del compresor centrífugo de la Fig. 2;

la Fig. 9 es una vista seccional de otra parte del compresor centrífugo de la Fig. 2;

la Fig. 10 es una ilustración esquemática de una distribución de presión para un impulsor de la técnica anterior; y

la Fig. 11 es una ilustración esquemática de una distribución de presión para el impulsor de la Fig. 2.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Antes de que cualquier realización de la invención se explique en detalle, ha de entenderse que la invención no está limitada en su aplicación a los detalles de realización y a la disposición de los componentes expuestos en la siguiente descripción, o ilustrados en los siguientes dibujos. La invención es capaz de otras realizaciones y de ponerse en práctica, o de llevarse a cabo, de diversas maneras. Además, ha de entenderse que la fraseología y la terminología usadas en el presente documento son con fines de descripción y no deberían considerarse limitadoras. El uso de “incluye”, “comprende” y “tiene”, y las variaciones de las mismas en el presente documento, pretende abarcar los elementos enumerados a continuación y los equivalentes de los mismos, así como elementos adicionales. El orden de las limitaciones especificadas en reivindicaciones de procedimiento cualesquiera no implica que las etapas o actos expuestos en el presente documento deban realizarse en ese orden, a menos que se exponga explícitamente un orden en la especificación.

La Fig. 1 ilustra un sistema 10 de compresión de fluidos que incluye una máquina motriz, tal como un motor 15 acoplado con un compresor 20 y operable para producir un fluido comprimido. En la realización ilustrada, se emplea un motor eléctrico 15 como el agente principal. Sin embargo, otras realizaciones pueden emplear otros agentes principales, tales como, pero sin limitarse a, motores de combustión interna, motores diesel, turbinas de combustión, etc.... [Seguir leyendo]

1. Un impulsor (85) para un compresor (20) de gas centrífugo que incluye un miembro de estanqueidad estático (270) que incluye una pluralidad de puntas de estanqueidad (335), siendo el impulsor operable para producir un flujo de fluido, comprendiendo el impulsor:

un cubo (181) que incluye una cara frontal (182), una cara trasera (184) y un eje de rotación;

una pluralidad de paletas (150) que se extienden desde la cara frontal, teniendo cada una de las paletas una parte inductora (155) y una parte exductora (160), y que cooperan con una paleta adyacente y la cara frontal para definir, al menos parcialmente, uno entre una pluralidad de canales impelentes (175), atravesando una parte del flujo de fluido uno de los canales impelentes, de modo tal que el flujo de fluido defina una primera presión adyacente a la parte inductora (155) y una segunda presión, que es mayor que la primera presión, adyacente a la parte exductora (160); y caracterizado porque se proporciona

una extensión (200) axialmente en voladizo desde la cara trasera (184), incluyendo la extensión (200) una cara radialmente externa que incluye una porción de estanqueidad (215) con una pluralidad de superficies escalonadas (220), en la cual una primera de las superficies escalonadas, la más cercana a la cara trasera, tiene un primer diámetro y cada escalón subsiguiente en una dirección opuesta a la cara trasera tiene un diámetro más pequeño que la primera de las superficies escalonadas y una superficie escalonada adyacente sobre el lado más cercano a la pared trasera, estando cada una de las puntas de estanqueidad (335) dispuestas adyacentes a una de las superficies escalonadas (220) para definir una pluralidad de puntos de estanqueidad.

2. El impulsor de la reivindicación 1, en el que un taladro se extiende desde la cara frontal (182) hasta la cara trasera (184).

3. El impulsor de la reivindicación 1, en el que cada escalón (220) incluye una primera parte (255), que generalmente se extiende axialmente, y una segunda parte (260), que generalmente se extiende radialmente.

4. El impulsor de la reivindicación 3, en el que cada punta de estanqueidad (335) coopera con una entre la primera parte (255) que se extiende axialmente y la segunda parte (260) que se extiende radialmente, para definir un punto de estanqueidad radial y un punto de estanqueidad axial.

5. El impulsor de la reivindicación 1, en el que la extensión (200) divide la cara trasera (184) del impulsor en una primera área anular (235) y una segunda área anular (240), y en el que la primera área anular tiene una interfaz con un primer volumen de gas a una presión esencialmente igual a la del gas descargado desde las paletas (150), y la segunda área anular (240) tiene una interfaz con un segundo volumen de gas a una presión esencialmente menor que la del gas descargado desde las paletas.

6. El impulsor de la reivindicación 1, en el que las paletas (150), el cubo (181) y la extensión (200), incluyendo la parte de estanqueidad (215), se forman integralmente como un único componente.

7. El impulsor de la reivindicación 1, en el que una secuencia definida por las correspondientes dimensiones axiales de los escalones (220), en orden axial, a partir del escalón más cercano a las paletas (150), decrece de forma esencialmente uniforme.

8. El impulsor de la reivindicación 1, en el que la parte exductora (160) define un diámetro de exductor y la parte de estanqueidad (215) define un diámetro medio de estanqueidad que es mayor que o igual a aproximadamente del 50 por ciento del diámetro de exductor.