【技术实现步骤摘要】
本专利技术总地涉及旋转机器，具体来说是压缩机、涡轮机以及涡轮压缩机。更具体地，本专利技术涉及其中设置有转子和面向转子的叶片的背部的背盘的旋转机器。
技术介绍
1、常见的机械领域的旋转机器包括由壳体容纳的转子并设有供流体在其中流动的流体通道，例如是压缩机或涡轮机。在该旋转机器中，转子可旋转地安装在轮轴上并且具有转子叶轮。转子叶轮用于对其所具有对的多个叶片的流体、例如是气流的压力与转子的动能进行交换，以用于例如对气体增压。在旋转机器的壳体内，与转子叶轮的多个叶片轴向相对地还可设置有板或盘，用于例如进行扩压。
2、旋转机器的壳体在壳体壁上可设有腔室用于容纳该板或盘。该腔室与壳体中的供流体流过旋转机器的流体通道是流体连通的。这使得在旋转机器运行时，在旋转机器内流动的流体中的一部分流体可能会流入和流出该腔室的腔壁与板或盘之间的空间中，即，背盘腔中，并在其中积蓄，产生压力。背盘腔中的背压与流过叶轮的叶片正面的流体所产生的压力共同作用在转子的叶轮的叶片上。由此产生一个合力作用在旋转机器的转子上，该合力可称为“转子轴向力”。
3、在图1中示出了一种现有的用于车辆的涡轮压缩机1000x的纵向剖面图，该图沿着涡轮压缩机1000x的纵向中间平面剖切获得，在图2中则放大示出了图1中的细节da。在图1中左侧的是该涡轮压缩机1000x的压缩机。该压缩机包括转子crx。从压缩机入口处流入的气体沿轴向方向a作用在转子crx上产生了叶片侧气体压力p1x，而在该背盘腔bdcx（见图2）中，沿轴向方向a作用在压缩机的背盘bdx上的气体产生了轮
4、目前，在本领域中，针对该转子轴向力，在旋转机器的主轴处、例如是涡轮压缩机的轮轴处设置有轴承。换而言之，旋转机器的转子借助上述轴承在轴向方向上被保持。
5、然而，本领域也已经发现，在旋转机器的工况发生变化时，例如在包括上述涡轮压缩机1000x的车辆突然加速或减速时，该转子轴向力会发生变化，并出现瞬态峰值。如果瞬态变化较为剧烈，对于旋转机器的运行是不利的。进一步地，这样的瞬态变化还可能引起旋转机器在轮轴处的振动以及由此产生噪声。此外，轴向转子力过大的瞬时峰值会缩短上述轴承的使用寿命，进而也影响旋转机器的使用寿命和使用成本。
6、因此，在本领域中，期望能够平衡转子在轴向方向上受到的这两个压力的载荷，使得转子轴向力最小化，使上述转子轴向力的变化变得平缓，并且如有可能的话减小峰值，从而提升轴承的使用寿命，并改善转子的轮轴处振动和噪声。
7、本领域技术人员为解决该问题已经提出了一些解决方案。例如，已经设想在这样的旋转机器中在转子叶轮的叶片处增设由具有足够的柔性的材料制成的流体密封件，以便相对于旋转机器内流动的气体密封背盘腔。然而，尽管流体密封件由具有足够柔性的材料制成，但是它仍然必须随着转子叶轮的旋转不断与转子叶片接触、摩擦，仍可能影响转子叶片，且密封件本身也需要因磨损而进行更换。
8、此外，为了容纳该流体密封件并确保密封效果，在该方案中还需要缩小转子的背盘与设置有上述容纳背盘的腔室的壳体壁之间的间隙，这会不利地影响旋转机器内的流场。
9、因此，在本领域中仍然希望能提出其他的解决方案来平衡旋转机器的轮轴处的轴向压力载荷，减小转子轴向力，并进而改善旋转机器的轮轴处产生的振动和噪声。
技术实现思路
1、本专利技术是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种旋转机器，在该旋转机器中，转子所受到的在轴向方向上的转子轴向力得到改善，并且当该旋转机器在不同的工况之间切换时，上述转子轴向力的变化能减缓。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种旋转机器，包括：
3、壳体，该壳体包括第一壳体部分和第二壳体部分，第一壳体部分和第二壳体部分沿旋转机器的轴向方向彼此相邻地布置，并且在第一壳体部分和第二壳体部分之间形成有气流通道，供旋转机器中的流体，例如是气体流过其中，并且第二壳体部分在其面向第一壳体部分的侧部上设有凹陷部；
4、转子，转子被容纳在旋转机器的壳体中，并且包括围绕转子轴线旋转的转子叶轮，转子叶轮包括多个转子叶片，并且转子叶轮构造成交换通过转子叶片的气流的压力和转子的旋转动能，气流能流经上述气流通道；
5、背盘，背盘沿轴向方向与多个转子叶片的背面相对而置地设置，并且被容纳于第二壳体部分的上述凹陷部中，该凹陷部与背盘一起限定背盘腔，
6、其中，在凹陷部处设置有气体引导部，以使得气流通道与背盘腔能通过上述气体引导部相互流体连通，并且该气体引导部构造为使得气体能在气体引导部内作涡流运动。
7、由此，在根据本专利技术的旋转机器中，在气流通道、气体引导部与背盘腔之间形成了气体回路。在该气体回路中，气体能在气体引导部中进行涡流运动之后再流入背盘腔或从背盘腔中流出。已经证明，涡流运动能够减缓气体流进背盘腔或从背盘腔中流出的速度，从而当旋转机器在不同的工况之间切换时，能够延迟背盘腔中的背压在瞬态下的突增，从而延迟了作用在转子上的转子轴向力的瞬态峰值的出现。进一步地，涡流运动还有助于保持旋转机器中轴向载荷的平衡，并减少了在旋转机器的工况切换期间发生的振动和由此产生的噪声。此外，通过改善旋转机器中轴向载荷的平衡，还减少了作用在设置在旋转机器中的轮轴处的轴承所受到的推力载荷，这能够延长轴承的使用寿命，并由此延长旋转机器的使用寿命，降低维护成本。
8、在本专利技术的范围中，除非另有说明，“涡流运动”是指流体围绕某一轴线所作的旋转运动。在此，气体在气体引导部中的涡流运动即是指气体在气体引导部中围绕一轴线，例如是正交于旋转机器的纵向截面的轴线，所作的旋转运动。在本文中，轴线也可以是具有一定的半径的，即，气体围绕轴线旋转的运动的轨迹并不会在该半径以内。
9、在此，第二壳体部分的上述面向第一壳体部分的并且在其上设有凹陷部的侧部是指第二壳体部分的沿轴向方向与旋转机器的第一壳体部分的末端部相对的侧部。旋转机器的第一壳体部分的末端部通常是不设置有通入旋转机器的入口和出口的那个侧部，该侧部与设有凹陷部的侧部间隔开一距离，并且该距离足以形成连通旋转机器的入口和出口的气流通道。
10、凹陷部设置于第二壳体部分的上述侧部处，从该侧部的轴向端面开始沿轴向方向进一步向外延伸。
11、在此，容纳背盘的凹陷部的壁、凹陷部的底部与背盘的背面，即，背盘的背离转子叶片的那一面共同限定了背盘腔，即该背盘腔以凹陷部的壁和底部以及背盘的背面为限界，在旋转机器的气体流路中的气体可能流入该背盘腔中，具体是流入上述空间中不为背盘所占据的部分，并可以在其中积蓄，产生压力。
12、在本专利技术的一非限制性实施例中，气体引导部可以是设置在壳体的第二壳体部分中，直接连通气流通道与背盘腔，使得要从气流通道流入背盘腔或从背盘腔流出到气流通道的气体只能流动经过该气体引导部。
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1.一种旋转机器，包括：
2.如权利要求1所述的旋转机器，其特征在于，所述气体引导部构造为包括至少一个沟槽，所述至少一个沟槽设置为从所述凹陷部的底部沿所述轴向远离所述背盘延伸，其中，所述至少一个沟槽关于所述转子轴线在周向方向上延伸过一角度，并且其中，所述至少一个沟槽包括第一沟槽，所述第一沟槽关于所述转子轴线在周向方向上延伸过第一角度，并且所述第一沟槽具有第一深度。
3.如权利要求2所述的旋转机器，其特征在于，所述气体引导部包括彼此独立的多个所述第一沟槽，多个所述第一沟槽中的各第一沟槽的第一角度之和小于360°。
4.如权利要求3所述的旋转机器，其特征在于，多个所述第一沟槽中的各第一沟槽的第一角度彼此相等，并且多个所述第一沟槽在周向方向上均匀间隔开。
5.如权利要求2所述的旋转机器，其特征在于，所述气体引导部包括一个所述第一沟槽，所述第一沟槽的所述第一角度为360°。
6.如权利要求5所述的旋转机器，其特征在于，所述气体引导部还包括至少一个第二沟槽，所述第二沟槽与所述第一沟槽径向上间隔开地设置在所述第一沟槽的径向内侧处，所
7.如权利要求6所述的旋转机器，其特征在于，所述第一沟槽设置在所述凹陷部的最外部的径向边缘处。
8.如权利要求6所述的旋转机器，其特征在于，所述第二深度等于或小于所述第一深度。
9. 如权利要求2至8中的任一项所述的旋转机器，其特征在于，所述第一深度为2 mm。
10.如权利要求2至8中的任一项所述的旋转机器，其特征在于，所述至少一个沟槽具有沟槽宽度，所述沟槽宽度范围在1.5至2.5 mm之间。
11.如权利要求2至8中的任一项所述的旋转机器，其特征在于，当在所述旋转机器的纵向截面中观察时，所述至少一个沟槽的截面具有以下形状中的任一种：
12. 如权利要求11所述的旋转机器，其特征在于，所述倒角的半径范围在0.5至1.0 mm之间。
13.如权利要求2至8中的任一项所述的旋转机器，其特征在于，所述旋转机器构造为使得进入所述旋转机器的气体通过所述转子叶片并流入所述气流通道。
14.一种涡轮压缩机，包括：具有壳体的压缩机、中间体、具有壳体的涡轮机、以及轮轴，
...【技术特征摘要】
1.一种旋转机器，包括：
2.如权利要求1所述的旋转机器，其特征在于，所述气体引导部构造为包括至少一个沟槽，所述至少一个沟槽设置为从所述凹陷部的底部沿所述轴向远离所述背盘延伸，其中，所述至少一个沟槽关于所述转子轴线在周向方向上延伸过一角度，并且其中，所述至少一个沟槽包括第一沟槽，所述第一沟槽关于所述转子轴线在周向方向上延伸过第一角度，并且所述第一沟槽具有第一深度。
3.如权利要求2所述的旋转机器，其特征在于，所述气体引导部包括彼此独立的多个所述第一沟槽，多个所述第一沟槽中的各第一沟槽的第一角度之和小于360°。
4.如权利要求3所述的旋转机器，其特征在于，多个所述第一沟槽中的各第一沟槽的第一角度彼此相等，并且多个所述第一沟槽在周向方向上均匀间隔开。
5.如权利要求2所述的旋转机器，其特征在于，所述气体引导部包括一个所述第一沟槽，所述第一沟槽的所述第一角度为360°。
6.如权利要求5所述的旋转机器，其特征在于，所述气体引导部还包括至少一个第二沟槽，所述第二沟槽与所述第一沟槽径向上间隔开地设置在所述第一沟槽的径向内侧处，所述第二沟槽具有第二深度，并且所述第二沟槽设...
【专利技术属性】
技术研发人员：段岩波，徐涛，李鹏年，段建锋，龚蕴斌，王环，
申请(专利权)人：盖瑞特动力科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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