專利名稱：回轉(zhuǎn)機(jī)械渦管結(jié)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于諸如蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)之類的回轉(zhuǎn)機(jī)械的回轉(zhuǎn)機(jī)械渦管 (scroll)結(jié)構(gòu)以及回轉(zhuǎn)機(jī)械。
背景技術(shù)：
通常，用于諸如渦輪機(jī)之類的回轉(zhuǎn)機(jī)械的渦管結(jié)構(gòu)設(shè)置在采用加熱蒸汽或加熱氣 體作為工作流體的渦輪機(jī)的初級定子葉片的前面(工作流體的流入側(cè))或末級轉(zhuǎn)子葉片的 后面(工作流體的流出側(cè))，并且渦管結(jié)構(gòu)為工作流體流過的金屬片焊接機(jī)構(gòu)(例如參見專 利文獻(xiàn)1)。常規(guī)渦管結(jié)構(gòu)包括由水平面分開的上殼體和下殼體，上殼體和下殼體采用螺栓相 互緊固(例如參見專利文獻(xiàn)2)。渦管結(jié)構(gòu)具有相對于外圍固定構(gòu)件的熱屏蔽效應(yīng)和用于工作流體的整流效應(yīng)。當(dāng)流入渦輪機(jī)的工作流體為高溫時，渦管結(jié)構(gòu)屏蔽來自工作流體的輻射和熱傳 遞，并防止外圍固定構(gòu)件中的諸如內(nèi)缸之類的構(gòu)件的溫度升高。在這種情況中，選擇高溫下具有高強(qiáng)度的材料作為用于渦管結(jié)構(gòu)的材料。而且，為 了滿足渦管結(jié)構(gòu)所要求的材料強(qiáng)度，渦管結(jié)構(gòu)的外圍表面用冷卻流體噴灑，以降低渦管結(jié) 構(gòu)的溫度。渦管結(jié)構(gòu)中的初級定子葉片前面或末級轉(zhuǎn)子葉片后面的通道形成為如下形狀，以 便考慮空氣動力學(xué)，以對工作流體進(jìn)行整流。在這種結(jié)構(gòu)中，抑制了工作流體的壓力損失， 并改善了渦輪機(jī)的性能。專利文獻(xiàn)1日本未審查專利申請，公開號No. Hl-117929專利文獻(xiàn)2日本經(jīng)審查專利申請，公開號No. S60-660
發(fā)明內(nèi)容
在其中如上所述渦管結(jié)構(gòu)由水平面分成兩塊的情況中，上殼體和下殼體設(shè)置有連 接凸緣。因此，存在的問題是渦管結(jié)構(gòu)的尺寸增加。當(dāng)渦管結(jié)構(gòu)尺寸增加時，設(shè)置在渦管結(jié)構(gòu)外圍上的固定部件等，如內(nèi)缸的尺寸也 增加，存在的問題是渦輪機(jī)的重量增加且材料成本增加。在其中渦管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部和外部之間存在壓力差的情況中，存在的問題是工作流體 從上殼體和下殼體之間的接合面上泄露，渦管結(jié)構(gòu)外部的流體，如空氣從接合面吸入，且該 流體流入渦輪機(jī)，因此影響渦輪機(jī)的性能。而且，在其中上殼體和下殼體采用螺栓相互緊固的結(jié)構(gòu)中，需要確保渦管結(jié)構(gòu)組 裝或拆卸的操作空間，渦管結(jié)構(gòu)中的通道的形狀受限。換句話說，按照這種結(jié)構(gòu)，其中考慮 空氣動力學(xué)的復(fù)雜形狀和其中可以組裝或拆卸渦管結(jié)構(gòu)的形狀相互不兼容。在常規(guī)渦管結(jié)構(gòu)中，較高的優(yōu)先給予其中可以組裝或拆卸渦管結(jié)構(gòu)的形狀，因此， 渦管結(jié)構(gòu)中的通道的形狀不是空氣動力學(xué)損耗最小的形狀，存在的問題產(chǎn)生了工作流體的壓力損失。本發(fā)明已經(jīng)實(shí)現(xiàn)解決上述問題，本發(fā)明的目標(biāo)是提供能夠改善回轉(zhuǎn)機(jī)械的可靠性 和性能，并能夠降低回轉(zhuǎn)機(jī)械和渦管結(jié)構(gòu)尺寸的回轉(zhuǎn)機(jī)械渦管結(jié)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)械。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明提供了下述措施。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種回轉(zhuǎn)機(jī)械渦管結(jié)構(gòu)，包括殼體，整體上覆蓋圍繞環(huán) 形通道和圓筒形通道的區(qū)域，環(huán)形通道以圓形形狀圍繞回轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部中的旋轉(zhuǎn)軸線延 伸，圓筒形通道在旋轉(zhuǎn)軸線側(cè)從環(huán)形通道上延伸，并向旋轉(zhuǎn)部延伸；和裝配部，相對于容納 殼體的支撐部支撐殼體，以使得能夠以旋轉(zhuǎn)軸線為中心沿徑向方向膨脹和收縮。根據(jù)上述方面，由于殼體整體上形成一塊，因此防止工作流體泄露到外面，并防止 可能由其它流體的吸入引起的另一流體從外面流入到殼體中。也就是說，在殼體分成兩塊 的情況中，即，分成上殼體和下殼體的情況中，存在的不利的可能性是工作流體可能從上殼 體和下殼體之間的接合面泄露。然而在整體形成的殼體的情況中，由于沒有接合面，能夠可 靠地防止工作流體的泄露。當(dāng)殼體整體上形成一塊時，與殼體分成兩塊的情況相比，圓筒形通道可以形成為 這種形狀，以便抑制它的壓力損失。也就是說，當(dāng)殼體分成兩塊時，必須確保用于配置將上 殼體和下殼體相互緊固的諸如螺栓之類的構(gòu)件的空間以及用于螺栓連接和松開的空間，使 得圓筒形通道的形狀受限制。相反，在整體上形成殼體的情況中，沒有必要使用緊固螺栓。 因此，通道的形狀不受限制，可以采用使壓力損失小的通道形狀。與殼體分成兩塊的情況相比，通過整體形成的殼體，渦管結(jié)構(gòu)的尺寸可以降低。也 就是說，當(dāng)殼體分成兩塊時，用于將上殼體和下殼體相互緊固的凸緣從殼體上向外突出。另 一方面，在殼體整體上形成一塊時，沒有必要設(shè)置凸緣。因此，殼體的尺寸可以降低。由于殼體由裝配部支撐，使得可以沿著徑向方向膨脹和收縮，因此，能夠防止由限 制殼體變形引起的殼體的偏移，并且能夠防止由高應(yīng)力引起的對殼體的損壞。例如，在單個固定點(diǎn)設(shè)置到殼體上的情況中，殼體的偏移可能由不均勻的變形引 起。當(dāng)設(shè)置該固定點(diǎn)時，存在的不利的可能性是殼體的熱變形被限制，引起熱應(yīng)變，損壞殼 體。當(dāng)殼體被支撐為使得殼體可以沿徑向方向膨脹和收縮時，殼體形狀的變形被抑 制，并且防止工作流體從與另一構(gòu)件的連接部泄露。殼體的熱變形不被限制，且能夠抑制殼體的偏移和熱應(yīng)變?；剞D(zhuǎn)機(jī)械的例子包括諸如蒸汽輪機(jī)、壓縮機(jī)和泵之類的通用流體機(jī)械。在上述方面中，優(yōu)選的是裝配部包括第一突出部，設(shè)置在殼體和支撐部中的一個 上，并沿順著徑向方向的一個方向突出；第一溝槽，設(shè)置在殼體和支撐部中的另一個上，向 著順著徑向方向的另一個方向開口，沿旋轉(zhuǎn)軸線的圓周方向延伸，并且其中裝配第一突出 部；和第一凹陷，通過沿順著徑向方向的一個方向使構(gòu)成溝槽的一個壁凹進(jìn)而形成，并且通 過沿順著旋轉(zhuǎn)軸線的方向相對于一個壁移動，第一突出部穿過第一凹陷。根據(jù)上述方面，殼體被支撐為它可以沿著徑向方向膨脹和收縮，并置限制了殼體 沿順著旋轉(zhuǎn)軸線延伸的方向的移動。具體地，沿順著徑向方向的方向中的一個突出的第一突出部沿順著徑向方向的另 一方向開口，并且第一突出部裝配到沿圓周方向延伸的第一溝槽中。在這種結(jié)構(gòu)中，限制了第一突出部和第一溝槽之間沿旋轉(zhuǎn)軸線的相對移動。另一方面，允許第一突出部和第一溝 槽沿徑向方向的相對移動。即使在回轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)軸穿過殼體時，殼體也能夠被支撐使得殼體能夠沿著徑向 方向膨脹和收縮，并且能夠抑制殼體沿順著旋轉(zhuǎn)軸線的方向的移動。更具體地，通過沿順著旋轉(zhuǎn)軸線的方向移動第一突出部，以穿過第一凹陷，第一突 出部位于第一溝槽中，并且回轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)軸穿透殼體。隨后，第一突出部沿圓周方向旋 轉(zhuǎn)，且第一突出部位于第一溝槽的不設(shè)置第一凹陷的區(qū)域中，換句話說，在一對壁彼此相對 的區(qū)域中。因此，限制了第一突出部和第一溝槽之間沿著旋轉(zhuǎn)軸線的方向的相對移動。在上述實(shí)施方式中，優(yōu)選的是裝配部包括第二突出部，設(shè)置在殼體和支撐部中的 一個上，并沿順著徑向方向的一個方向突出；和第二凹陷，設(shè)置在殼體和支撐部中的另一個 上，向著順著徑向方向的另一個方向開口，并且其中裝配第二突出部。根據(jù)上述方面，殼體被支撐為其能夠沿徑向方向膨脹和收縮，并且限制了殼體沿 與旋轉(zhuǎn)軸線交叉的方向的移動。具體地，沿順著徑向方向的一個方向突出的第二突出部裝配到沿順著徑向方向的 一個方向凹進(jìn)的第二凹陷中。在這種結(jié)構(gòu)中，限制了第二突出部和第二凹陷之間沿與旋轉(zhuǎn) 軸線交叉方向的相對移動。另一方面，允許第二突出部和第二凹陷之間沿徑向方向的相對 移動。在本發(fā)明的第二方面中，一種回轉(zhuǎn)機(jī)械包括根據(jù)第一方面的渦管結(jié)構(gòu)；和旋轉(zhuǎn) 部，工作流體在旋轉(zhuǎn)部和渦管結(jié)構(gòu)之間流入或流出旋轉(zhuǎn)部，并且該旋轉(zhuǎn)部從供給的工作流 體獲得旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力。根據(jù)上述方面，由于回轉(zhuǎn)機(jī)械包括第一方面的渦管結(jié)構(gòu)，則能夠可靠地防止流入 或流出旋轉(zhuǎn)部的工作流體的泄露，并改善了回轉(zhuǎn)機(jī)械的可靠性。由于回轉(zhuǎn)機(jī)械包括第一方面的渦管結(jié)構(gòu)，可以降低流入或流出旋轉(zhuǎn)部的工作流體 的壓力損失，并且改善了回轉(zhuǎn)機(jī)械的性能。由于回轉(zhuǎn)機(jī)械包括第一方面的渦管結(jié)構(gòu)，則降低了殼體尺寸，因此降低了回轉(zhuǎn)機(jī) 械的尺寸。在根據(jù)本發(fā)明的回轉(zhuǎn)機(jī)械渦管結(jié)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)械中，由于殼體整體上形成一塊，則 具有改善回轉(zhuǎn)機(jī)械的可靠性和性能以及能夠降低回轉(zhuǎn)機(jī)械和渦管結(jié)構(gòu)的尺寸的效果。而且，由殼體由裝配部支撐為使得殼體能夠沿著徑向方向膨脹和收縮，則具有能 夠改善回轉(zhuǎn)機(jī)械的可靠性和性能的效果。


圖1為用于描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的燃?xì)廨啓C(jī)的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2為從渦輪機(jī)部觀看時用于描述圖1中示出的進(jìn)口渦管部的結(jié)構(gòu)的透視圖。圖3為從殼體觀看時用于描述圖1中示出的進(jìn)口渦管部的結(jié)構(gòu)的透視圖。圖4為用于描述圖2和3中示出的渦輪機(jī)部側(cè)限制部和殼體側(cè)限制部的結(jié)構(gòu)的局 部放大截面圖。圖5為用于描述圖4中示出的渦輪機(jī)部側(cè)限制部的結(jié)構(gòu)的局部放大視圖。圖6為用于描述圖4中示出的渦輪機(jī)部側(cè)限制部的結(jié)構(gòu)的局部放大視圖。
圖7為用于描述圖2中示出的水平限制部和垂直限制部的配置的截面圖。圖8為用于描述圖1中示出的水平限制部的結(jié)構(gòu)的局部放大視圖。圖9為沿線A-A截取的用于描述圖7中示出的水平限制部的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖10為用于描述圖7中示出的垂直限制部的結(jié)構(gòu)的局部放大視圖。附圖標(biāo)記描述1燃?xì)廨啓C(jī)(回轉(zhuǎn)機(jī)械)2A，2B, 2C 殼體(支撐部)3渦輪機(jī)部(旋轉(zhuǎn)部)5進(jìn)口渦管部(渦管結(jié)構(gòu))6排放渦管部(渦管結(jié)構(gòu))21渦管主體(殼體)22A渦輪機(jī)部側(cè)限制部(裝配部)
22B殼體側(cè)限制部(裝配部)
23A水平限制部(裝配部)
23B垂直限制部(裝配部)
31環(huán)形通道
32圓筒形通道
35支撐部
43A，43B第— 突出部
44A，44B第— 溝槽
45A，45B第—-凹陷
51A，51B第二.突出部
52A,52B第二.凹陷
具體實(shí)施例方式將參照圖1至10描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的渦管結(jié)構(gòu)和具有該渦管結(jié)構(gòu)的燃?xì)?輪機(jī)。圖1為用于描述根據(jù)本實(shí)施方式的燃?xì)廨啓C(jī)的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。燃?xì)廨啓C(jī)(回轉(zhuǎn)機(jī)械)1包括構(gòu)成燃?xì)廨啓C(jī)1的外形的殼體(支撐部)2A、2B和 2C、從供應(yīng)的工作流體獲得旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力的渦輪機(jī)部(旋轉(zhuǎn)部)3、由渦輪機(jī)部3圍繞旋轉(zhuǎn)軸線 L旋轉(zhuǎn)和驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)軸4、向渦輪機(jī)部3供應(yīng)工作流體的進(jìn)口渦管部(渦管結(jié)構(gòu))5、以及從 渦輪機(jī)部3流出的工作流體流入到其中的排放渦管部(渦管結(jié)構(gòu))6。如圖1所示，殼體2A和2C與殼體2B—起構(gòu)成燃?xì)廨啓C(jī)1的外形。渦輪機(jī)部3、旋 轉(zhuǎn)軸4、進(jìn)口渦管部5和排放渦管部6容納在殼體2A和2C中。殼體2A和2C大體為圓筒形 構(gòu)件，其一端封閉。換句話說，殼體2A和2C為有底的圓筒形構(gòu)件，即所謂的罐狀構(gòu)件。殼 體2A和2C的開口端相互抵接，并以殼體2B夾在其間的方式相互緊固。通孔7形成在殼體2A和2C的封閉端上，旋轉(zhuǎn)軸4穿過通孔7插入。開口 8形成 的殼體2A和2C的圓筒形表面上，工作流體流入或流出的導(dǎo)管插入穿過開口 8。如圖1所示，殼體2B與殼體2A和2C —起構(gòu)成燃?xì)廨啓C(jī)1的外形，并支撐渦輪機(jī)部3。殼體2B大體上為以旋轉(zhuǎn)軸線L為中心沿徑向方向延伸的盤狀構(gòu)件，并夾在殼體2A 和2C之間。如圖1所示，渦輪機(jī)部3包括轉(zhuǎn)子葉片11和定子葉片12 (參見圖4)。渦輪機(jī)部3 從由進(jìn)口渦管部5供給的工作流體獲得旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力，并旋轉(zhuǎn)和驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸4。熟知的結(jié)構(gòu)可以用于渦輪機(jī)部3，并且其結(jié)構(gòu)不被具體地限制。如圖1所示，旋轉(zhuǎn)軸4由渦輪機(jī)部3圍繞旋轉(zhuǎn)軸線L旋轉(zhuǎn)和驅(qū)動。如圖1所示，工作流體通過進(jìn)口渦管部5和排放渦管部6，并且工作流體供應(yīng)至渦 輪機(jī)部3，以及從渦輪機(jī)部3排放的工作流體流入到進(jìn)口渦管部5和排放渦管部6中。由于 進(jìn)口渦管部5和排放渦管部6的基本結(jié)構(gòu)大體上相同，因此以下將僅描述進(jìn)口渦管部5，省 略對排放渦管部6結(jié)構(gòu)的描述。圖2為從渦輪機(jī)部觀看時用于描述圖1中示出的進(jìn)口渦管部的結(jié)構(gòu)的透視圖。圖 3為從殼體觀看時用于描述圖1中示出的進(jìn)口渦管部的結(jié)構(gòu)的透視圖。如圖2和3所示，進(jìn)口渦管部5包括構(gòu)成進(jìn)口渦管部5的外形的渦管主體(殼 體)21、渦輪機(jī)部側(cè)限制部(裝配部)22A、殼體側(cè)限制部(裝配部)22B、水平限制部(裝配 部)23A和垂直限制部(裝配部)23B。這些限制部相對于殼體2A支撐渦管主體21，使得渦 管可以以旋轉(zhuǎn)軸線L為中心沿徑向方向膨脹和收縮，并限制渦管主體21沿順著旋轉(zhuǎn)軸線L 的方向的移動。如圖2和3所示，渦管主體21整體上形成環(huán)狀形狀，在中間部分處設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸 4插入通過的開口。如圖1所示，渦管主體21在其中設(shè)置有圍繞旋轉(zhuǎn)軸線L環(huán)形延伸的環(huán) 形通道31和從環(huán)形通道31向旋轉(zhuǎn)軸線L延伸到達(dá)渦輪機(jī)部3的圓筒形通道32。圖4為用于描述圖2和3中示出的渦輪機(jī)部側(cè)限制部和殼體側(cè)限制部的結(jié)構(gòu)的局 部放大截面圖。如圖4所示，渦輪機(jī)部側(cè)限制部22A設(shè)置在渦輪機(jī)部3側(cè)的渦管主體21上。渦輪 機(jī)部側(cè)限制部22A支撐渦管主體21，使得渦管主體21可以以旋轉(zhuǎn)軸線L為中心沿徑向方 向膨脹和收縮，并限制渦管主體21沿順著旋轉(zhuǎn)軸線L的方向的移動。殼體側(cè)限制部22B在 殼體2A側(cè)上設(shè)置在渦管主體21中。殼體側(cè)限制部22B支撐渦管主體21，使得渦管主體21 可以以旋轉(zhuǎn)軸線L為中心沿徑向方向膨脹和收縮，并限制渦管主體21沿順著旋轉(zhuǎn)軸線L的 方向的移動。如圖1所示，環(huán)形通道31具有環(huán)形形狀，從外部加熱的工作流體流入其中。通道 的橫截面積從工作流體從外部流動所沿的下部(圖1中的下部)到上部逐漸降低。通過以 這種形狀形成環(huán)形通道31，流入渦輪機(jī)部3的工作流體流速沿軸向方向基本相同。如圖1和4所示，圓筒形通道32從環(huán)形通道31的內(nèi)圓周朝向旋轉(zhuǎn)軸線L延伸，以 及朝向渦輪機(jī)部3延伸。圓筒形通道32具有使得流過圓筒形通道32的工作流體的壓力損 失最小的形狀。從環(huán)形通道31流入渦輪機(jī)部3的工作流體在進(jìn)口渦管部5中的圓筒形通道32中 流動。從渦輪機(jī)部3流入環(huán)形通道31的工作流體在排放渦管部6的圓筒形通道32中流動。圖5和6為用于描述圖4中示出的渦輪機(jī)部側(cè)限制部的結(jié)構(gòu)的局部放大視圖。如圖4和5所示，渦輪機(jī)部側(cè)限制部22A支撐渦管主體21，使得可以沿徑向方向膨脹和收縮，并限制渦管主體21沿順著旋轉(zhuǎn)軸線L的方向的移動。渦輪機(jī)部側(cè)限制部22k設(shè)置有位于渦管主體21內(nèi)圓周面上的外環(huán)41A，并設(shè)置有 固定在連接至殼體2A的支撐部35上的內(nèi)環(huán)42A。外環(huán)41A設(shè)置有第一突出部43A，其徑向向內(nèi)突進(jìn)，并以彼此相等的間距沿圓周方 向設(shè)置。第一突出部43A的間距對應(yīng)于隨后描述的第一凹陷45A的間距。第一突出部43A裝配在隨后描述的第一溝槽44A中，從而限制渦管主體21沿順著 旋轉(zhuǎn)軸線L的方向的移動。內(nèi)環(huán)42A設(shè)置有徑向向外開口并沿圓周方向延伸的第一溝槽44A，并設(shè)置有形成 在位于渦管主體21側(cè)面上的一對壁部的壁部46A中并且徑向向內(nèi)凹陷的第一凹陷45A。該 對壁部構(gòu)成第一溝槽44A。第一溝槽44A與第一突出部43A配合，限制渦管主體21沿順著旋轉(zhuǎn)軸線L的方向 的移動，并允許第一突出部43A沿圓周方向的移動。當(dāng)?shù)谝煌怀霾?3A與第一溝槽44A配合或分離時，第一突出部43A沿順著旋轉(zhuǎn)軸 線L的方向的移動，并穿過第一凹陷45A。與第一突出部43A—樣多的第一凹陷45A以彼 此相等的間距沿圓周方向設(shè)置。第一凹陷45A之間的間距對應(yīng)于第一突出部43A之間的間距。在這種結(jié)構(gòu)中，第一突出部43A可以穿過第一凹陷45A并沿順著旋轉(zhuǎn)軸線L的方 向移動。圖5中示出的外環(huán)4IA和內(nèi)環(huán)42A之間的相對位置示出了在第一突出部43A穿過 第一凹陷45A的情況中的位置關(guān)系。圖6中示出的外環(huán)41A和內(nèi)環(huán)42A之間的相對位置示 出了在第一突出部43A沿圓周方向旋轉(zhuǎn)并限制渦管主體21沿順著旋轉(zhuǎn)軸線L的方向的移 動的情況中的位置關(guān)系。如圖4所示，殼體側(cè)限制部22B支撐渦管主體21，使得渦管主體可以沿徑向方向膨 脹和收縮，并限制渦管主體21沿順著旋轉(zhuǎn)軸線L的方向的移動。殼體側(cè)限制部22B設(shè)置有位于渦管主體21的與殼體2A相對的表面上的外環(huán)41B 和固定至連接至殼體2A的支撐部35的內(nèi)環(huán)42B。與外環(huán)41A—樣，外環(huán)41B設(shè)置有第一突出部43B，其徑向向內(nèi)突起，并以彼此相等 的間距沿圓周方向設(shè)置。與內(nèi)環(huán)42A —樣，內(nèi)環(huán)42B設(shè)置有徑向向外開口并沿圓周方向延伸的第一溝槽 44B，并設(shè)置有徑向向內(nèi)凹陷并形成在構(gòu)成渦管主體21側(cè)面上的第一溝槽44B的一對壁部 的第一壁部46B中的第一凹陷45A。。圖7為用于描述圖2中示出的水平限制部和垂直限制部的位置的截面圖。如圖7所示，水平限制部23A和垂直限制部23B支撐渦管主體21，使得渦管主體可 以沿徑向方向膨脹和收縮，并限制渦管主體21沿與旋轉(zhuǎn)軸線L交叉的水平方向以及垂直方 向的移動。水平限制部23A設(shè)置在渦管主體21的頂端(圖7中的頂側(cè)端)，并限制渦管主體 21沿水平方向(圖7的橫向方向)相對于殼體2A的移動。圖8為用于描述圖1中示出的水平限制部的結(jié)構(gòu)的局部放大視圖。圖9為沿線 A-A截取的用于描述圖7中示出的水平限制部的結(jié)構(gòu)的截面圖。
如圖8和9所示，水平限制部23A設(shè)置有從殼體2A徑向向內(nèi)突起的第二突出部 51A和形成有徑向向外開口的第二凹陷52A的底座53A。如圖8所示，第二突出部51A包括抵靠在殼體2A的外圓周面上的邊緣61A，從邊緣 61A徑向地向內(nèi)延伸并且穿透殼體2A的軸部62A、配置成軸部62A的徑向內(nèi)端并插入第二 凹陷52A中的插入部63A。如圖9所示，插入部63A具有矩形截面。如圖8所示，底座53A為設(shè)置在渦管主體21上的長方體構(gòu)件。徑向地向外并沿圓 周方向延伸的肋部64設(shè)置在底座53A的側(cè)表面上。第二凹陷52A設(shè)置在底座53A的上表 面上，即，底座53A的與殼體2A相對的表面。如圖9所示，第二凹陷52A為長方體孔，并且插入部63A插入到第二凹陷52A中。如圖7所示，垂直限制部23B成對角地設(shè)置在渦管主體21下面，例如，從水平方向 向下轉(zhuǎn)動約20°的相位，并且垂直限制部23B限制渦管主體21沿垂直方向(圖7的垂直方 向)相對于殼體2A的移動。只要沿垂直方向的移動被限制，該相位不限于20°。圖10為用于描述圖7中示出的垂直限制部的結(jié)構(gòu)的局部放大視圖。如圖10所示，垂直限制部23B包括從殼體2A徑向向內(nèi)突起的第二突出部51B和 形成有徑向向外開口的第二凹陷52B的底座53B。由于垂直限制部23B的對應(yīng)部分的結(jié)構(gòu)與水平限制部23A的對應(yīng)部分的結(jié)構(gòu)相 同，因此圖10示出了垂直限制部23B并且省略了對其的描述。接下來，將描述具有上述結(jié)構(gòu)的燃?xì)廨啓C(jī)1的操作。如圖1所示，在高溫煤氣爐中被加熱至高溫的工作流體流入到燃?xì)廨啓C(jī)1的進(jìn)口 渦管部5中。已經(jīng)流入進(jìn)口渦管部5的工作流體流入到環(huán)形通道31中，隨后以沿圓周方向 基本均勻的流速流入到圓筒形通道32中。流入到圓筒形通道32中的工作流體被引入渦輪 機(jī)部3中，并流入到渦輪機(jī)部3中。如圖1和4所示，轉(zhuǎn)子葉片11由流入渦輪機(jī)部3的工作流體旋轉(zhuǎn)和驅(qū)動，并且由 轉(zhuǎn)子葉片11獲得的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞至旋轉(zhuǎn)軸4。已經(jīng)由渦輪機(jī)部3獲得其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力并且 其溫度已經(jīng)降低的工作流體從渦輪機(jī)部3排放。如圖1所示，從渦輪機(jī)部3排放的工作流體流入到排放渦管部6的圓筒形通道32 中，并流向環(huán)形通道31。已經(jīng)流入到環(huán)形通道31中的工作流體從排放渦管部6排放，S卩，從 燃?xì)廨啓C(jī)1排放，并通過裝置再次引入高溫煤氣爐中。接下來，將描述作為本實(shí)施方式的特征的進(jìn)口渦管部5和排放渦管部6的支撐方法。首先，將參照圖4至6描述由渦輪機(jī)部側(cè)限制部22A和殼體側(cè)限制部22B對渦管 主體21的支撐。當(dāng)渦管主體21由支撐部35支撐時，如圖4和6所示，第一突出部43A和43B分別 位于第一溝槽44A和44B中。在這種情況中，當(dāng)從順著旋轉(zhuǎn)軸線L的方向觀看時，第一突出 部43A和43B設(shè)置在它們與壁部46A和46B相互交疊的位置處。通過在這種位置上設(shè)置第一突出部43A和43B，限制了渦管主體21沿順著旋轉(zhuǎn)軸 線L的移動。通過在第一突出部43A和43B的內(nèi)圓周端和第一溝槽44A和44B的底表面之 間設(shè)置間距，第一突出部43A和43B可以沿徑向方向相對于第一溝槽44A和44B移動。
接下來，將描述渦輪機(jī)部側(cè)限制部22A和殼體側(cè)限制部22B的裝配方法。首先，渦輪機(jī)部側(cè)限制部22A的內(nèi)環(huán)42A固定至支撐部35。隨后，渦管主體21通 過渦輪機(jī)部側(cè)限制部22A裝配至支撐部35。更具體地，第一突出部43A和第一凹陷45A設(shè)置在圖5中示出的相對位置處，換句 話說，使得第一突出部43A插入穿過第一凹陷45A，隨后渦管主體21沿著旋轉(zhuǎn)軸線L向渦輪 機(jī)部3移動。一旦第一突出部43A移入到第一溝槽44A中，則第一突出部43A沿圓周方向移動， 并且第一突出部43A旋轉(zhuǎn)至當(dāng)從順著旋轉(zhuǎn)軸線L的方向觀看時它與壁部46A交疊的位置， 如圖6所示。因此，完成渦輪機(jī)部側(cè)限制部22A的裝配操作。通過這種操作，旋轉(zhuǎn)軸4插入穿過整體形成的渦管主體21，以及渦管主體21被支 撐為它可以沿徑向方向膨脹和收縮。同時，可以限制渦管主體21沿順著旋轉(zhuǎn)軸線L的方向 的移動。更具體地，在沿順著旋轉(zhuǎn)軸線L的方向移動第一突出部43A時，第一突出部43A穿 過第一凹陷45A。因此，第一突出部43A位于第一溝槽44A中，且旋轉(zhuǎn)軸4穿透渦管主體21。 隨后，第一突出部43A沿圓周方向旋轉(zhuǎn)，且第一突出部43A位于第一溝槽44A的不設(shè)置第一 凹陷45A的區(qū)域中，換句話說，在第一溝槽44A的該對壁部彼此相對的區(qū)域中。因此，限制 了渦管主體21沿順著旋轉(zhuǎn)軸線L的移動。接下來，殼體側(cè)限制部22B的內(nèi)環(huán)42B裝配進(jìn)入外環(huán)41B。更具體地，第一突出部43B和第一凹陷45B位于圖5中示出的相對位置處，且隨后 內(nèi)環(huán)42B沿著旋轉(zhuǎn)軸線L向渦輪機(jī)部3移動。一旦第一突出部43B移入到第一溝槽44B中，則內(nèi)環(huán)42B沿圓周方向移動，并且內(nèi) 環(huán)42B旋轉(zhuǎn)至當(dāng)從順著旋轉(zhuǎn)軸線L的方向觀看時它與壁部46B交疊的位置，如圖6所示。因 此，完成殼體側(cè)限制部22B的裝配操作。接下來，將參照圖7至10描述由水平限制部23A和垂直限制部23B對渦管主體21 的支撐。當(dāng)渦管主體21由殼體2A和2C支撐時，如圖7、8和10所示，固定至殼體2A和2C 的第二突出部5IA和5IB分別插入到設(shè)置在渦管主體21上的第二凹陷52A和52B中。如圖8所示，水平限制部23A的第二突出部51A插入到第二凹陷52A中。然后，渦 管主體21沿水平方向的移動被限制了。在第二突出部51A的內(nèi)徑向端和第二凹陷52A的 底表面之間設(shè)置有間隙，以便允許渦管主體21沿徑向方向的膨脹和收縮。通過如圖10所示的那樣將垂直限制部23B的第二突出部51B插入到第二凹陷52B 中，限制了渦管主體21沿垂直方向的移動。另一方面，當(dāng)在第二突出部51B的內(nèi)徑向端和 第二凹陷52B的底表面之間設(shè)置間隙時，允許渦管主體21沿徑向方向的膨脹和收縮。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過整體地形成渦管主體21，可以防止工作流體泄露到外面以及 由吸入導(dǎo)致的其它流體從外面流入到渦管主體21中。也就是說，當(dāng)渦管主體21具有這種 分成兩塊(即分成上殼體和下殼體)的結(jié)構(gòu)時，存在的不利的可能性是工作流體可能從上 殼體和下殼體之間的接合面泄露。在整體形成的渦管主體21的情況中，由于沒有接合面， 能夠安全地防止工作流體的泄露，并能夠改善燃?xì)廨啓C(jī)1的可靠性。與渦管主體21分成兩塊的情況相比，通過整體地形成渦管主體21，圓筒形通道32可以形成抑制其壓力損失的形狀。也就是說，當(dāng)渦管主體21分成兩塊時，由于必須確保用 于配置將上殼體和下殼體相互緊固的諸如螺栓之類的構(gòu)件的空間以及用于操作螺栓的連 接和松開的空間，限制了圓筒形通道32的形狀。相反，在渦管主體21整體上形成一塊的情 況中，沒有必要使用緊固螺栓，通道的形狀不受限制，因此可以采用使壓力損失小的通道形 狀。因此，可以改進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)1的性能。與渦管主體21分成兩塊的情況相比，通過整體地形成渦管主體21，渦管結(jié)構(gòu)的尺 寸可以降低。具體地，當(dāng)渦管主體21分成兩塊時，用于將上殼體和下殼體相互緊固的凸緣 從殼體上向外突出。相反，在整體形成的渦管主體21的情況中，由于沒有必要設(shè)置凸緣，渦 管主體21可以形成為較小，并且燃?xì)廨啓C(jī)1的尺寸可以降低。渦管主體21由渦輪機(jī)部側(cè)限制部22A、殼體側(cè)限制部22B、水平限制部23A和垂直 限制部23B支撐，使得渦管主體21可以沿徑向方向膨脹和收縮。因此，能夠防止可能在限 制渦管主體21變形的情況中引起的渦管主體21的偏移和由高應(yīng)力引起的對渦管主體21 的損壞。例如，在單個固定點(diǎn)設(shè)置到渦管主體21的情況中，渦管主體21的偏移可能由不均 勻的變形引起。在設(shè)置該固定點(diǎn)的情況中，存在的不利的可能性是渦管主體21的熱變形被 限制，引起熱應(yīng)變，因此損壞渦管主體21。當(dāng)渦管主體21被支撐為使得渦管主體21可以沿徑向方向膨脹和收縮時，渦管主 體21的熱變形不被限制，可以抑制渦管主體21的偏移和熱應(yīng)力，因此可以改進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)1 的性能。本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于上述實(shí)施方式，在不偏離本發(fā)明的主題的范圍內(nèi)可以對 本發(fā)明進(jìn)行各種修改。例如，雖然本發(fā)明在上述實(shí)施方式中應(yīng)用于軸向流渦輪機(jī)，當(dāng)本發(fā)明不限于這種 軸向流渦輪機(jī)，而是還可以應(yīng)用于其它類型的渦輪機(jī)，如離心型渦輪機(jī)和混合流渦輪機(jī)。本發(fā)明還可以應(yīng)用于通用流體機(jī)械，如另一種類型的其中空氣用作工作流體且礦 物燃料的燃燒能用作熱源的燃?xì)廨啓C(jī)、以及蒸汽輪機(jī)、壓縮機(jī)和泵。不特別限制本發(fā)明的應(yīng)用。
權(quán)利要求
一種回轉(zhuǎn)機(jī)械的渦管結(jié)構(gòu)，包括殼體，整體上覆蓋圍繞環(huán)形通道和圓筒形通道的區(qū)域，所述環(huán)形通道以圓形形狀圍繞所述回轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部中的旋轉(zhuǎn)軸線延伸，所述圓筒形通道在旋轉(zhuǎn)軸線側(cè)從所述環(huán)形通道延伸，并向所述旋轉(zhuǎn)部延伸；和裝配部，相對于容納所述殼體的支撐部支撐所述殼體，以使得能夠以旋轉(zhuǎn)軸線為中心沿徑向方向膨脹和收縮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)機(jī)械的渦管結(jié)構(gòu)，其中，所述裝配部包括第一突出部，設(shè)置在所述殼體和所述支撐部中的一個上，并沿順著所述徑向方向的一 個方向突出；第一溝槽，設(shè)置在所述殼體和所述支撐部中的另一個上，朝順著所述徑向方向的另一 個方向開口，沿所述旋轉(zhuǎn)軸線的圓周方向延伸，并且其中裝配所述第一突出部；和第一凹陷，通過沿順著所述徑向方向的一個方向使構(gòu)成溝槽的一個壁凹進(jìn)而形成，并 且通過沿順著所述旋轉(zhuǎn)軸線的方向相對于所述一個壁移動，所述第一突出部穿過所述第一 凹陷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回轉(zhuǎn)機(jī)械的渦管結(jié)構(gòu)，其中，所述裝配部包括第二突出部，設(shè)置在所述殼體和所述支撐部中的一個上，并沿順著所述徑向方向的一 個方向突出；和第二凹陷，設(shè)置在所述殼體和所述支撐部中的另一個上，朝順著所述徑向方向的另一 個方向開口，并且其中裝配所述第二突出部。
4.一種回轉(zhuǎn)機(jī)械，包括根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的渦管結(jié)構(gòu)；和旋轉(zhuǎn)部，工作流體在所述旋轉(zhuǎn)部和渦管結(jié)構(gòu)之間流入或流出所述旋轉(zhuǎn)部，并且該旋轉(zhuǎn) 部從供給的工作流體獲得旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力。
全文摘要
本發(fā)明為了提供一種回轉(zhuǎn)機(jī)械的渦管結(jié)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)械，其中能夠?qū)崿F(xiàn)諸如渦輪機(jī)之類的回轉(zhuǎn)機(jī)械的可靠性和功能性的改善，并且為了實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)機(jī)械和渦管結(jié)構(gòu)的尺寸的降低。提供了殼體(21)，殼體整體上覆蓋圍繞環(huán)形通道和圓筒形通道的區(qū)域，所述環(huán)形通道以圓形形狀圍繞在所述回轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部中的旋轉(zhuǎn)軸線延伸，所述圓筒形通道在旋轉(zhuǎn)軸線側(cè)從所述環(huán)形通道上延伸，并向所述旋轉(zhuǎn)部延伸；和裝配部(23A)，裝配部相對于容納所述殼體(21)的支撐部支撐所述殼體(21)，以使得能夠以旋轉(zhuǎn)軸線為中心沿徑向方向膨脹和收縮。
文檔編號F01D9/02GK101952556SQ20098010145
公開日2011年1月19日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者井上肇博, 山下匠生 申請人:三菱重工業(yè)株式會社;卵石床模塊反應(yīng)器有限公司