径流式涡轮机制造技术

本发明专利技术涉及一种径流式涡轮机，包括：固定壳体(6)；至少一个转子盘(2、2')，其安装在壳体(6)中并可围绕相应的旋转轴线(X‑X)在壳体(6)中旋转；与旋转轴线(X‑X)同轴的多个环形转子元件(3、22、23、24；22、23)，其从转子盘(2、2')的正面(4、4')和/或从转子盘(2、2')的背面(9、9')轴向突出；与旋转轴线(X‑X)同轴的多个环形固定元件(13、25、27；34)，其从壳体(6)轴向突出并且每个环形固定元件相对于相应的环形转子元件(3、22、23、24；22、23)位于径向外部位置(3)；多个密封装置(28、29；29、31；32、33)，其径向地介于至少一些所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)与相应的环形固定元件(13、25、27；34)之间。环形转子元件(3、22、23、24；22、23)可在当所述涡轮机(1)处于非运行状态时的径向收缩的第一配置和当涡轮机(1)运行时在离心力和/或热的作用下的径向膨胀的第二配置之间径向移动，在所述径向收缩的第一配置中，在所述密封装置(28、29；29、31；32、33)处，所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)与相应的环形固定元件(13、25、27；34)径向间隔开；在所述径向膨胀的第二配置中，在所述密封装置(28、29；29、31；32，33)处，所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)靠近相应的环形固定元件(13、25、27；34)。在所述第二配置中，所述密封装置(28、29；29、31；32、33)大体上防止工作流体在所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)与所述环形固定元件(13、25、27；34)之间通过。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】径流式涡轮机
本专利技术的目的是一种径流式涡轮机。径流式涡轮机指的是这样的涡轮机：与该涡轮机交换能量的流体的流动相对于所述涡轮机的旋转轴线主要指向径向方向。本专利技术应用于驱动涡轮机(涡轮)和工作涡轮机(压缩机)两者。优选但不排他地，本专利技术涉及用于产生电能和/或机械能的径向类型的膨胀涡轮。优选但不排他地，本专利技术涉及在通过蒸汽兰金循环或有机兰金循环(ORC)产生能量的装置中使用的径流式膨胀涡轮。优选但不排他地，本专利技术涉及离心径流式或“流出”类型的膨胀涡轮，术语“流出”意为流体流从中心径向地指向涡轮的外周。
技术介绍
相同申请人名下的公开文件WO2012/143799示出了一种膨胀涡轮，所述膨胀涡轮包括：具有轴向入口和径向外周出口的固定壳体；安装在壳体中并可绕相应的旋转轴线旋转的单个转子盘；多个环形系列的转子叶片，其安装在转子盘的正面上并围绕旋转轴线布置；多个环形系列的定子叶片，其安装在壳体上，面向转子盘并与转子叶片径向交错。公开文件WO2013/108099阐述了一种在兰金循环中膨胀有机流体的涡轮，所述涡轮设置有在径向方向上彼此交错的转子叶片和定子叶片的阵列。涡轮中蒸汽的供应在正面方向上获得。在限定于高压下的涡轮的第一部分，工作流体的第一膨胀大体上径向提供。在限定于低压下的第二部分，工作流体的第二膨胀大体上轴向提供。定子叶片由涡轮的外壳支撑。公开文件US7,244,095示出了一种离心径流式涡轮，其中蒸汽朝外部径向膨胀。涡轮包括单个膨胀级，该膨胀级设置有定子叶片，定子叶片配置成以高速加速该蒸汽。金属突起部由转子的叶片承载，并且密封在可磨损类型的固定表面上，这样以便限制蒸汽的通过(否则蒸汽将绕转子叶片行进)。文件DE721543示出了一种涡轮机，所述涡轮机包括：转子叶环，以及密封在转子叶环之间的定子叶环。密封件包括布置在一个环上并面向相邻环的表面的密封板。DE721543强调了一个事实：密封板和对应的表面被放置在环的区域中，使得在涡轮机的操作期间，它们保持与涡轮机停止时相同的相对位置。在操作期间，密封区域表现得好像它们被停止一样。文件GB594,203示出了径流式涡轮机(涡轮或压缩机)，其设置有叶环以及布置在叶环之间的密封条。为了安装/拆卸这些环，该密封条是倾斜的，以便使得所述环能够相对于彼此轴向移动。文件FR428778示出了用于蒸汽或燃气涡轮的迷宫式密封件。该文件描述了具有一定形状(具有倾斜和薄的端部边缘)的涡轮的壳体与盘之间所布置的密封件，以便避免当它们相对于彼此滑动时被损坏。FR428778还描述了由于压力差导致的所述盘之间的轴向运动而引起的垫圈之间的相对运动。涡轮机通常特征在于：进入流体的条件(压力和温度)不同于同一流体在离开时的条件。在如上所述的膨胀涡轮(驱动涡轮机)中，进入流体处于比离开流体更高的压力和温度条件下。相反，在工作涡轮机中，入口压力和温度低于出口处的压力和温度。在涡轮机内部与外部环境之间的压力差、在叶片工作处的膨胀体积与处于机器内部但与所述膨胀体积分离的部分之间的压力差、以及在对应于不同级的膨胀体积的不同部分之间的压力差，导致工作流体通过涡轮机的固定部件(定子)和旋转部件(转子)之间的联接区域的泄漏。事实上，流体倾向于从较高压力的位置朝向较低压力的位置移动。这种泄漏是有害的，因为它以重要的方式降低了涡轮机的效率。申请人已经观察到，例如在文件US7,244,095中描述的适于限制上述泄漏的公知解决方案(由金属突起和由可磨损类型的固定表面构成的密封件)不够有效。申请人还观察到，在公知的涡轮机的组装期间，特别是在将定子部件与转子部件联接期间，常常发生是，在达到其正确的组装位置之前，密封件的精致元件(金属突起)会滑动/冲击涡轮机的其它部件。这样，存在破坏密封件的危险，故密封件不再能正确地工作和为涡轮机提供设计性能。
技术实现思路
在这种情况下，申请人已经观察到，可在各个方面改进上述涡轮机，以便提高其效率。特别地，申请人认识到，当涡轮机运行时，需要将通过密封件的工作流体的泄漏减至最小。申请人还认识到需要确保在安装涡轮机期间，构成所述密封件的元件不被破坏。因此，本专利技术的目的是提出一种具有更高效率和更容易组装的径流式涡轮机。申请人已发现，上述目的和其它目的可这样实现：利用转子部件的径向膨胀，以便使所述转子部件在密封件处移得更靠近相应的定子部件，从而确保就公知类型的涡轮机而论大体上没有泄漏或减少泄漏，其中，所述径向膨胀归因于在径流式涡轮机的运行期间所述转子部件所经受的离心力和/或热量。特别地，上述目的和其它目的大体上通过如所附权利要求中的一项或多项所述的和/或根据一个或多个以下方面论及的径流式涡轮机来实现。在本说明书和在所附权利要求书中，形容词“轴向”旨在限定指向平行于涡轮机的旋转轴线“X-X”的方向。形容词“径向”则旨在限定指向类似于从旋转轴“X-X”正交地延伸的光线的方向。形容词“圆周”指的是与同轴于旋转轴线“X-X”的圆周相切的方向。更具体地，根据一个方面，本专利技术涉及一种径流式涡轮，包括：固定壳体；至少一个转子盘，其安装在壳体中并且可围绕相应的旋转轴线在壳体中旋转；与所述旋转轴线同轴的多个环形转子元件，其从转子盘的正面和/或从转子盘的背面轴向地突出；与旋转轴线同轴的多个环形固定元件，其从壳体轴向地突出，并且每个环形固定元件相对于相应的环形转子元件位于径向外部位置；多个密封装置，其径向地介于至少一些所述环形转子元件与相应的环形固定元件之间；其中，所述环形转子元件能够在当所述涡轮机处于非运行状态时的径向收缩的第一配置和在当所述涡轮机运行时在离心力和/或热作用下的径向膨胀的第二配置之间径向移动，在所述径向收缩的第一配置中，在所述密封装置处，所述环形转子元件与相应的环形固定元件径向间隔开；在所述径向膨胀的第二配置中，在所述密封装置处，所述环形转子元件靠近相应的环形固定元件；其中，在第二配置中，密封装置大体上防止工作流体在环形转子元件与环形固定元件之间通过。在一个方面，在第一配置中，所述环形转子元件与相应的环形固定元件径向间隔开一定的程度，使得它们不一定确保密封，但确实允许其沿着轴向方向在转子盘与环形固定元件之间相互接近(在安装涡轮机期间)或相互移动离开(在拆卸涡轮机期间)，而所述环形固定元件与环形转子元件不彼此干涉。在一个方面，本专利技术涉及一种安装根据前述方面所述的径流式涡轮机的方法，其中该方法包括：■准备具有环形固定元件的至少一部分的固定壳体的第一半部；■准备所述至少一个转子盘；■将第一半部放置成与所述至少一个转子盘同轴，其中环形固定元件面向环形转子元件；■使第一半部与所述至少一个转子盘彼此轴向靠近，直到每个环形固定元件相对于相应的环形转子元件位于径向外部位置；其中，在安装期间，环形转子元件处于第一径向收缩配置中，以便在第一半部与所述至少一个转子盘相互轴向接近期间不与环形固定元件干涉。在一个方面，该方法包括：■准备具有环形固定元件的至少一部分的固定壳体的第二半部；■将第二半部放置成与所述至少一个转子盘同轴，其中环形固定元件面向环形转子元件；■使第二半部与所述至少一个转子盘彼此轴向靠近，直到每个环形固定元件相对于相应的环形转子元件位于径向外部位置；■将第二半部连接到第一半部，以便将所述至少一个转子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种径流式涡轮机，包括：固定壳体(6)；至少一个转子盘(2、2')，所述至少一个转子盘安装在所述壳体(6)中并能围绕相应的旋转轴线(X‑X)在所述壳体(6)中旋转；与所述旋转轴线(X‑X)同轴的多个环形转子元件(3、22、23、24；22、23)，所述多个环形转子元件从所述转子盘(2、2')的正面(4、4')和/或从所述转子盘(2、2')的背面(9、9')轴向地突出；与所述旋转轴线(X‑X)同轴的多个环形固定元件(13、25、27；34)，所述多个环形固定元件从所述壳体(6)轴向地突出并且每个环形固定元件相对于相应的环形转子元件(3、22、23、24；22、23)位于径向外部位置；多个密封装置(28、29；29、31；32、33)，所述多个密封装置径向地介于至少一些所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)与相应的环形固定元件(13、25、27；34)之间；其中，所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)能够在当所述涡轮机(1)处于非运行状态时的径向收缩的第一配置和在当所述涡轮机(1)运行时在离心力和/或热作用下的径向膨胀的第二配置之间径向移动，在所述径向收缩的第一配置中，在所述密封装置(28、29；29、31；32、33)处，所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)与相应的环形固定元件(13、25、27；34)径向间隔开；在所述径向膨胀的第二配置中，在所述密封装置(28、29；29、31；32，33)处，所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)靠近相应的环形固定元件(13、25、27；34)；其中，在所述第二配置中，所述密封装置(28、29；29、31；32、33)大体上防止工作流体在所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)与所述环形固定元件(13、25、27；34)之间通过。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.05 IT MI2014A0008111.一种径流式涡轮机，包括：固定壳体(6)；至少一个转子盘(2、2')，所述至少一个转子盘安装在所述壳体(6)中并能围绕相应的旋转轴线(X-X)在所述壳体(6)中旋转；与所述旋转轴线(X-X)同轴的多个环形转子元件(3、22、23、24；22、23)，所述多个环形转子元件从所述转子盘(2、2')的正面(4、4')和/或从所述转子盘(2、2')的背面(9、9')轴向地突出；与所述旋转轴线(X-X)同轴的多个环形固定元件(13、25、27；34)，所述多个环形固定元件从所述壳体(6)轴向地突出并且每个环形固定元件相对于相应的环形转子元件(3、22、23、24；22、23)位于径向外部位置；多个密封装置(28、29；29、31；32、33)，所述多个密封装置径向地介于至少一些所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)与相应的环形固定元件(13、25、27；34)之间；其中，所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)能够在当所述涡轮机(1)处于非运行状态时的径向收缩的第一配置和在当所述涡轮机(1)运行时在离心力和/或热作用下的径向膨胀的第二配置之间径向移动，在所述径向收缩的第一配置中，在所述密封装置(28、29；29、31；32、33)处，所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)与相应的环形固定元件(13、25、27；34)径向间隔开；在所述径向膨胀的第二配置中，在所述密封装置(28、29；29、31；32，33)处，所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)靠近相应的环形固定元件(13、25、27；34)；其中，在所述第二配置中，所述密封装置(28、29；29、31；32、33)大体上防止工作流体在所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)与所述环形固定元件(13、25、27；34)之间通过。2.如权利要求1所述的涡轮机，其中，所述密封装置(28、29；29、31)包括与所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)或与所述环形固定元件(13、25、27；34)成一体的多个突起(28；31)和属于所述环形固定元件(13、25、27；34)或属于所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)的多个表面和/或座部(29)。3.如权利要求2所述的涡轮机，其中，在所述第一配置中，所述突起(28；31)的末端与所述表面间隔开和/或位于所述座部(29)外部，而在所述第二配置中，所述末端靠近所述表面和/或插入所述座部(29)中。4.如权利要求3所述的涡轮机，其中，在所述第二配置中，所述末端进入所述座部(29)中的深度(P)包括在约0.1mm与约0.6mm之间。5.如权利要求3所述的涡轮机，其中，在所述第二配置中，所述末端进入所述座部(29)中的深度(P)包括在约0.2mm与约0.4mm之间。6.如权利要求1所述的涡轮机，其中，所述密封装置(32、33)包括与所述环形转子元件(3、22、23、24)或与环形固定元件(13、25、27)成一体的多个突起(32)和分别属于所述环形固定元件(13、25、27)或属于所述环形转子元件(3、22、23、24)的多个表面。7.如权利要求6所述的涡轮机，其中，在所述第一配置中，所述突起(32)的末端擦碰所述表面或与所述表面间隔开，而在所述第二配置中，所述末端抵靠所述表面。8.如权利要求7所述的涡轮机，其中，所述突起(32)相对于承载所述突起的环形固定元件(13、25、27)或环形转子元件(3、22、23、24)为弹性可屈服体，并且其中，在所述第二配置中，所述末端推靠所述表面且所述突起(32)被径向压缩。9.如权利要求8所述的涡轮机，其中，在所述第一配置与所述第二配置之间的推移中所述突起(32)沿径向方向的变形包括在约0.1mm与约0.2mm之间。10.如权利要求8所述的涡轮机，其中，在所述第一配置与所述第二配置之间的推移中所述突起(32)沿径向方向的变形包括在约0.15mm与约0.18mm之间。11.如前述权利要求中的任意一项所述的涡轮机，其中，每个所述环形转子元件(3、22、23、24；22、23)均包括环形转子带(23)，所述环形转子带具有连...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·斯帕达奇尼，D·里齐，
申请(专利权)人：埃克塞基股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT