本發(fā)明的目的是一種徑流式渦輪機(jī)。徑流式渦輪機(jī)指的是這樣的渦輪機(jī)：與該渦輪機(jī)交換能量的流體的流動(dòng)相對(duì)于所述渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線主要指向徑向方向。本發(fā)明應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)(渦輪)和工作渦輪機(jī)(壓縮機(jī))兩者。

優(yōu)選但不排他地，本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生電能和/或機(jī)械能的徑向類型的膨脹渦輪。

優(yōu)選但不排他地，本發(fā)明涉及在通過(guò)蒸汽蘭金循環(huán)或有機(jī)蘭金循環(huán)(ORC)產(chǎn)生能量的裝置中使用的徑流式膨脹渦輪。

優(yōu)選但不排他地，本發(fā)明涉及離心徑流式或“流出”類型的膨脹渦輪，術(shù)語(yǔ)“流出”意為流體流從中心徑向地指向渦輪的外周。

背景技術(shù)：

相同申請(qǐng)人名下的公開文件WO2012/143799示出了一種膨脹渦輪，所述膨脹渦輪包括：具有軸向入口和徑向外周出口的固定殼體；安裝在殼體中并可繞相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的單個(gè)轉(zhuǎn)子盤；多個(gè)環(huán)形系列的轉(zhuǎn)子葉片，其安裝在轉(zhuǎn)子盤的正面上并圍繞旋轉(zhuǎn)軸線布置；多個(gè)環(huán)形系列的定子葉片，其安裝在殼體上，面向轉(zhuǎn)子盤并與轉(zhuǎn)子葉片徑向交錯(cuò)。

公開文件WO2013/108099闡述了一種在蘭金循環(huán)中膨脹有機(jī)流體的渦輪，所述渦輪設(shè)置有在徑向方向上彼此交錯(cuò)的轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片的陣列。渦輪中蒸汽的供應(yīng)在正面方向上獲得。在限定于高壓下的渦輪的第一部分，工作流體的第一膨脹大體上徑向提供。在限定于低壓下的第二部分，工作流體的第二膨脹大體上軸向提供。定子葉片由渦輪的外殼支撐。

公開文件US7,244,095示出了一種離心徑流式渦輪，其中蒸汽朝外部徑向膨脹。渦輪包括單個(gè)膨脹級(jí)，該膨脹級(jí)設(shè)置有定子葉片，定子葉片配置成以高速加速該蒸汽。金屬突起部由轉(zhuǎn)子的葉片承載，并且密封在可磨損類型的固定表面上，這樣以便限制蒸汽的通過(guò)(否則蒸汽將繞轉(zhuǎn)子葉片行進(jìn))。

文件DE721543示出了一種渦輪機(jī)，所述渦輪機(jī)包括：轉(zhuǎn)子葉環(huán)，以及密封在轉(zhuǎn)子葉環(huán)之間的定子葉環(huán)。密封件包括布置在一個(gè)環(huán)上并面向相鄰環(huán)的表面的密封板。DE721543強(qiáng)調(diào)了一個(gè)事實(shí)：密封板和對(duì)應(yīng)的表面被放置在環(huán)的區(qū)域中，使得在渦輪機(jī)的操作期間，它們保持與渦輪機(jī)停止時(shí)相同的相對(duì)位置。在操作期間，密封區(qū)域表現(xiàn)得好像它們被停止一樣。

文件GB594,203示出了徑流式渦輪機(jī)(渦輪或壓縮機(jī))，其設(shè)置有葉環(huán)以及布置在葉環(huán)之間的密封條。為了安裝/拆卸這些環(huán)，該密封條是傾斜的，以便使得所述環(huán)能夠相對(duì)于彼此軸向移動(dòng)。

文件FR428778示出了用于蒸汽或燃?xì)鉁u輪的迷宮式密封件。該文件描述了具有一定形狀(具有傾斜和薄的端部邊緣)的渦輪的殼體與盤之間所布置的密封件，以便避免當(dāng)它們相對(duì)于彼此滑動(dòng)時(shí)被損壞。FR428778還描述了由于壓力差導(dǎo)致的所述盤之間的軸向運(yùn)動(dòng)而引起的墊圈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

渦輪機(jī)通常特征在于：進(jìn)入流體的條件(壓力和溫度)不同于同一流體在離開時(shí)的條件。在如上所述的膨脹渦輪(驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī))中，進(jìn)入流體處于比離開流體更高的壓力和溫度條件下。相反，在工作渦輪機(jī)中，入口壓力和溫度低于出口處的壓力和溫度。

在渦輪機(jī)內(nèi)部與外部環(huán)境之間的壓力差、在葉片工作處的膨脹體積與處于機(jī)器內(nèi)部但與所述膨脹體積分離的部分之間的壓力差、以及在對(duì)應(yīng)于不同級(jí)的膨脹體積的不同部分之間的壓力差，導(dǎo)致工作流體通過(guò)渦輪機(jī)的固定部件(定子)和旋轉(zhuǎn)部件(轉(zhuǎn)子)之間的聯(lián)接區(qū)域的泄漏。事實(shí)上，流體傾向于從較高壓力的位置朝向較低壓力的位置移動(dòng)。這種泄漏是有害的，因?yàn)樗灾匾姆绞浇档土藴u輪機(jī)的效率。

申請(qǐng)人已經(jīng)觀察到，例如在文件US7,244,095中描述的適于限制上述泄漏的公知解決方案(由金屬突起和由可磨損類型的固定表面構(gòu)成的密封件)不夠有效。

申請(qǐng)人還觀察到，在公知的渦輪機(jī)的組裝期間，特別是在將定子部件與轉(zhuǎn)子部件聯(lián)接期間，常常發(fā)生是，在達(dá)到其正確的組裝位置之前，密封件的精致元件(金屬突起)會(huì)滑動(dòng)/沖擊渦輪機(jī)的其它部件。這樣，存在破壞密封件的危險(xiǎn)，故密封件不再能正確地工作和為渦輪機(jī)提供設(shè)計(jì)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在這種情況下，申請(qǐng)人已經(jīng)觀察到，可在各個(gè)方面改進(jìn)上述渦輪機(jī)，以便提高其效率。

特別地，申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到，當(dāng)渦輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，需要將通過(guò)密封件的工作流體的泄漏減至最小。

申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到需要確保在安裝渦輪機(jī)期間，構(gòu)成所述密封件的元件不被破壞。

因此，本發(fā)明的目的是提出一種具有更高效率和更容易組裝的徑流式渦輪機(jī)。

申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)，上述目的和其它目的可這樣實(shí)現(xiàn)：利用轉(zhuǎn)子部件的徑向膨脹，以便使所述轉(zhuǎn)子部件在密封件處移得更靠近相應(yīng)的定子部件，從而確保就公知類型的渦輪機(jī)而論大體上沒(méi)有泄漏或減少泄漏，其中，所述徑向膨脹歸因于在徑流式渦輪機(jī)的運(yùn)行期間所述轉(zhuǎn)子部件所經(jīng)受的離心力和/或熱量。

特別地，上述目的和其它目的大體上通過(guò)如所附權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的和/或根據(jù)一個(gè)或多個(gè)以下方面論及的徑流式渦輪機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在本說(shuō)明書和在所附權(quán)利要求書中，形容詞“軸向”旨在限定指向平行于渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”的方向。形容詞“徑向”則旨在限定指向類似于從旋轉(zhuǎn)軸“X-X”正交地延伸的光線的方向。形容詞“圓周”指的是與同軸于旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”的圓周相切的方向。

更具體地，根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種徑流式渦輪，包括：

固定殼體；

至少一個(gè)轉(zhuǎn)子盤，其安裝在殼體中并且可圍繞相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸線在殼體中旋轉(zhuǎn)；

與所述旋轉(zhuǎn)軸線同軸的多個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)子元件，其從轉(zhuǎn)子盤的正面和/或從轉(zhuǎn)子盤的背面軸向地突出；

與旋轉(zhuǎn)軸線同軸的多個(gè)環(huán)形固定元件，其從殼體軸向地突出，并且每個(gè)環(huán)形固定元件相對(duì)于相應(yīng)的環(huán)形轉(zhuǎn)子元件位于徑向外部位置；

多個(gè)密封裝置，其徑向地介于至少一些所述環(huán)形轉(zhuǎn)子元件與相應(yīng)的環(huán)形固定元件之間；

其中，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子元件能夠在當(dāng)所述渦輪機(jī)處于非運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的徑向收縮的第一配置和在當(dāng)所述渦輪機(jī)運(yùn)行時(shí)在離心力和/或熱作用下的徑向膨脹的第二配置之間徑向移動(dòng)，在所述徑向收縮的第一配置中，在所述密封裝置處，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子元件與相應(yīng)的環(huán)形固定元件徑向間隔開；在所述徑向膨脹的第二配置中，在所述密封裝置處，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子元件靠近相應(yīng)的環(huán)形固定元件；

其中，在第二配置中，密封裝置大體上防止工作流體在環(huán)形轉(zhuǎn)子元件與環(huán)形固定元件之間通過(guò)。

在一個(gè)方面，在第一配置中，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子元件與相應(yīng)的環(huán)形固定元件徑向間隔開一定的程度，使得它們不一定確保密封，但確實(shí)允許其沿著軸向方向在轉(zhuǎn)子盤與環(huán)形固定元件之間相互接近(在安裝渦輪機(jī)期間)或相互移動(dòng)離開(在拆卸渦輪機(jī)期間)，而所述環(huán)形固定元件與環(huán)形轉(zhuǎn)子元件不彼此干涉。

在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種安裝根據(jù)前述方面所述的徑流式渦輪機(jī)的方法，其中該方法包括：

■準(zhǔn)備具有環(huán)形固定元件的至少一部分的固定殼體的第一半部；

■準(zhǔn)備所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子盤；

■將第一半部放置成與所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子盤同軸，其中環(huán)形固定元件面向環(huán)形轉(zhuǎn)子元件；

■使第一半部與所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子盤彼此軸向靠近，直到每個(gè)環(huán)形固定元件相對(duì)于相應(yīng)的環(huán)形轉(zhuǎn)子元件位于徑向外部位置；

其中，在安裝期間，環(huán)形轉(zhuǎn)子元件處于第一徑向收縮配置中，以便在第一半部與所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子盤相互軸向接近期間不與環(huán)形固定元件干涉。

在一個(gè)方面，該方法包括：

■準(zhǔn)備具有環(huán)形固定元件的至少一部分的固定殼體的第二半部；

■將第二半部放置成與所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子盤同軸，其中環(huán)形固定元件面向環(huán)形轉(zhuǎn)子元件；

■使第二半部與所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子盤彼此軸向靠近，直到每個(gè)環(huán)形固定元件相對(duì)于相應(yīng)的環(huán)形轉(zhuǎn)子元件位于徑向外部位置；

■將第二半部連接到第一半部，以便將所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子盤閉合在它們之間；

其中，在安裝期間，環(huán)形轉(zhuǎn)子元件處于第一徑向收縮配置中，以便在第二半部與所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子盤相互軸向接近期間不與環(huán)形固定元件干涉。

在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種拆卸根據(jù)前述方面所述的徑流式渦輪機(jī)的方法，其中，該方法包括：

■使第一半部和/或第二半部從所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子盤軸向地相互移動(dòng)離開；

其中，在安裝期間，環(huán)形轉(zhuǎn)子元件處于第一徑向收縮配置，以便在第一半部和/或第二半部從所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子盤相互軸向移動(dòng)離開期間不與環(huán)形固定元件干涉。

申請(qǐng)人已證實(shí)，所要求保護(hù)的解決方案使得能夠通過(guò)利用在運(yùn)行期間產(chǎn)生的熱力和/或慣性，在必要時(shí)，即在渦輪機(jī)的運(yùn)行期間，確保環(huán)形轉(zhuǎn)子元件與環(huán)形固定元件之間的密封。

此外，申請(qǐng)人已證實(shí)，所要求保護(hù)的解決方案使得能夠在不需要密封時(shí)便于渦輪機(jī)的安裝和拆卸。

在第一配置中，事實(shí)上，確保了在半部與所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子盤不干涉的情況下的軸向釋放。

在一個(gè)方面，在第一和第二配置之間的推移中，在所述密封裝置處在環(huán)形轉(zhuǎn)子元件與相應(yīng)的環(huán)形固定元件之間的相對(duì)徑向位移包括在約0.05mm與約1.4mm之間。

在一個(gè)方面，所述相對(duì)徑向位移包括在約0.1mm與約0.5mm之間。

環(huán)形轉(zhuǎn)子元件在密封裝置處的徑向膨脹/收縮的程度要確保渦輪機(jī)運(yùn)行時(shí)環(huán)形轉(zhuǎn)子元件與環(huán)形固定元件之間的密封，并且便于渦輪機(jī)停機(jī)時(shí)渦輪機(jī)的安裝和拆卸。

在一個(gè)方面，密封裝置包括與環(huán)形轉(zhuǎn)子元件成一體的多個(gè)突起和屬于環(huán)形固定元件的多個(gè)表面和/或在環(huán)形固定元件中獲得的座部。

在一個(gè)方面，密封裝置包括與環(huán)形固定元件成一體的多個(gè)突起和屬于環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的多個(gè)表面和/或在環(huán)形轉(zhuǎn)子元件中獲得的座部。

在一個(gè)方面，所述表面是所述座部的底壁。

在一個(gè)方面，在第一配置中，所述突起的末端與所述表面間隔開和/或位于所述座部的外部，而在第二配置中，所述末端靠近所述表面和/或插入所述座部。

在一個(gè)方面，在第一配置中，所述突起的末端與所述表面擦碰或間隔開和/或位于所述座部的外部，而在第二配置中，所述末端抵靠所述表面和/或插入所述座部。

在一個(gè)方面，所述突起是大體上類似于承載所述突起的環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的剛體。

每個(gè)突起優(yōu)選地是一種與旋轉(zhuǎn)軸線同軸的環(huán)形壁。

在一個(gè)方面，所述突起是相對(duì)于承載所述突起的環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的彈性可屈服體。

每個(gè)突起優(yōu)選地是具有例如由鋼或復(fù)合材料(例如Kevlar)制成的柔性刷毛的刷。

在一個(gè)方面，在第二配置中，柔性突起的所述末端推靠所述表面，而所述突起被徑向壓縮。

在一個(gè)方面，柔性突起的徑向壓縮(即它們?cè)诘谝缓偷诙渲弥g的推移中沿著徑向方向的變形)包括在約0.1mm與約0.2mm之間，更優(yōu)選地包括在約0.15mm與約0.18mm之間。

在一個(gè)方面，每個(gè)座部是與旋轉(zhuǎn)軸線同軸的環(huán)形槽。

當(dāng)所述突起在座部的外部時(shí)，在環(huán)形轉(zhuǎn)子元件與環(huán)形定子元件之間的軸向相互滑動(dòng)(在安裝或拆卸渦輪機(jī)期間)是被允許的，而無(wú)所述突起與承載座部的元件干涉的風(fēng)險(xiǎn)。

在一個(gè)方面，在第二配置中，所述突起的末端與座部的底壁之間的距離“V1”包括在約0.2mm與約0.4mm之間，更優(yōu)選地在約0.25mm與約0.35mm之間。

在一個(gè)方面，在第一配置中，位于座部外部的環(huán)形固定元件的徑向內(nèi)表面與所述壁的末端之間的距離“V2”包括在約0.15mm與約0.8mm之間，更優(yōu)選地在約0.2mm與約0.7mm之間。

在一個(gè)方面，在第二配置中，所述末端進(jìn)入所述座部的深度包括在約0.1mm與約0.6mm之間，更優(yōu)選地包括在約0.2mm與約0.4mm之間。

當(dāng)所述突起在座部?jī)?nèi)時(shí)，與所述突起配合的所述座部的內(nèi)壁限定了狹窄蜿蜒的軸向路徑，其防止/限制工作流體的泄漏。

在一個(gè)方面，在第二配置中，所述末端插入所述座部并與所述座部的底部保持間隔開。

這樣，確保了密封，而所述突起和/或座部不會(huì)通過(guò)相互滑動(dòng)/磨損而破壞。

在一個(gè)方面，每個(gè)環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件具有多個(gè)軸向相鄰的座部。

在一個(gè)方面，每個(gè)環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件具有多個(gè)軸向相鄰的突起。

通過(guò)增加座部和突起的數(shù)量，可以提高密封效果。

在一個(gè)方面，同一環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的座部位于距離旋轉(zhuǎn)軸線相同的徑向距離處。

在一個(gè)方面，構(gòu)成同一環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的座部的環(huán)形槽是同軸的并具有相同的直徑。

在一個(gè)方面，構(gòu)成同一環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的座部的環(huán)形槽具有相同的徑向深度。

在一個(gè)方面，環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的座部位于與旋轉(zhuǎn)軸線相隔一定徑向距離的地方，該徑向距離從所述環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的自由末端開始，朝著轉(zhuǎn)子盤的正面和/或殼體或轉(zhuǎn)子盤的背面逐漸減小。

在一個(gè)方面，形成座部的環(huán)形槽是同軸的，并具有從所述環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的自由末端開始、朝著轉(zhuǎn)子盤的正面和/或殼體或轉(zhuǎn)子盤的背面減小的直徑。

在一個(gè)方面，形成同一環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的座部的環(huán)形槽具有不同的徑向深度。

在一個(gè)方面，承載所述座部的環(huán)形轉(zhuǎn)子元件或環(huán)形固定元件的一個(gè)表面是圓柱形的。

在一個(gè)方面，承載所述表面或所述座部的環(huán)形轉(zhuǎn)子元件或環(huán)形固定元件的一個(gè)表面大體上為圓錐形(或階梯狀)，并朝向轉(zhuǎn)子盤的正面和/或殼體或轉(zhuǎn)子盤的背面會(huì)聚。

在一個(gè)方面，座部?jī)?yōu)選地通過(guò)去除材料或通過(guò)模制或熔化由環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的材料(例如鋼或其合金)制成。

在一個(gè)方面，所述表面是插入件或覆蓋物的一部分，所述插入件或覆蓋物由比環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的材料更軟的材料制成。

在一個(gè)方面，座部由比環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的材料更軟的材料制成。這種材料包括例如聚合物材料(即PTFE，特氟龍)、浸漬石墨、具有低熔化溫度的金屬(即黃銅、鋁)，這種材料優(yōu)選地具有多孔結(jié)構(gòu)(燒結(jié)粉末)或蜂窩結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)方面，環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件包括由承載所述座部或具有所述表面的所述較軟材料制成的插入件。

在一個(gè)方面，環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件包括由承載所述座部或具有所述表面的所述較軟材料制成的覆蓋物。

在一個(gè)方面，在渦輪機(jī)的初始階段和/或第一運(yùn)行循環(huán)期間，較軟材料的所述座部由徑向膨脹的突起制成，切割所述材料并挖掘所述座部。

在一個(gè)方面，同一環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的突起布置在距離旋轉(zhuǎn)軸線相同的徑向距離處。

在一個(gè)方面，形成同一環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的突起的環(huán)形壁是同軸的并具有相同的直徑。

在一個(gè)方面，形成同一環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的突起的環(huán)形壁具有相同的徑向高度。

在一個(gè)方面，環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的突起布置在與旋轉(zhuǎn)軸線相隔一定徑向距離的地方，該徑向距離從所述環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的自由末端開始，朝著轉(zhuǎn)子盤的正面和/或殼體或轉(zhuǎn)子盤的背面逐漸減小。

在一個(gè)方面，形成所述突起的環(huán)形壁是同軸的，并具有從所述環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的自由末端開始、朝著轉(zhuǎn)子盤的正面和/或殼體或轉(zhuǎn)子盤的背面減小的直徑。

在一個(gè)方面，形成同一環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的突起的環(huán)形壁具有不同的徑向高度。

在一個(gè)方面，承載所述突起的環(huán)形轉(zhuǎn)子元件或環(huán)形固定元件的一個(gè)表面是圓柱形的。

在一個(gè)方面，承載所述突起的環(huán)形轉(zhuǎn)子元件或環(huán)形固定元件的一個(gè)表面大體上為圓錐形(或階梯狀)，并朝著轉(zhuǎn)子盤的正面和/或殼體或轉(zhuǎn)子盤的背面會(huì)聚。

在同一環(huán)形固定元件或環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的表面的不同直徑和/或錐度上的突起和/或座部的布置有助于增加密封效果，且仍然使得環(huán)形轉(zhuǎn)子元件和環(huán)形定子元件在無(wú)干涉的情況下能夠相互軸向移動(dòng)離開/接近。

在一個(gè)方面，所述突起例如通過(guò)去除材料、熔化或模制一體地制成于環(huán)形轉(zhuǎn)子元件上或環(huán)形固定元件上。

在一個(gè)方面，每個(gè)突起在子午斷面中具有三角形形狀。三角形的自由頂點(diǎn)構(gòu)成突起的進(jìn)入座部的端部。

在一個(gè)方面，所述突起被施加到環(huán)形轉(zhuǎn)子元件或環(huán)形固定元件上。在一個(gè)方面，所述突起是板，其插入并固定在環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的適宜的槽中或插入并固定到環(huán)形固定元件。

在一個(gè)方面，所述突起是刷，所述刷約束到環(huán)形轉(zhuǎn)子元件上并且操作地作用在環(huán)形固定元件的表面上。在一個(gè)方面，在第一配置中，所述刷的末端與環(huán)形固定元件的表面間隔開或僅蹭及該表面。在一個(gè)方面，在第二配置中，所述末端推靠環(huán)形固定元件的所述表面，而所述刷被徑向壓縮。在一個(gè)方面，所述突起是刷，所述刷約束到環(huán)形固定元件上并操作地作用在環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的表面上。在一個(gè)方面，在第一配置中，所述刷的末端與環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的表面間隔開或僅蹭及該表面。在一個(gè)方面，在第二配置中，所述末端推靠環(huán)形固定元件的所述表面，而所述刷被徑向壓縮。所述刷抵靠的表面優(yōu)選地沒(méi)有座部。

每個(gè)刷包括多個(gè)刷毛，刷毛布置在圓周上并具有第一端，第一端約束到相應(yīng)的環(huán)形固定或轉(zhuǎn)子元件上，其優(yōu)選地插入并固定在所述環(huán)形轉(zhuǎn)子元件或環(huán)形固定元件中的適宜的槽中。約束到環(huán)形固定元件上的刷的自由端徑向指向內(nèi)。約束到環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的刷的自由端徑向指向外。刷毛優(yōu)選地在與轉(zhuǎn)子盤的旋轉(zhuǎn)方向一致的方向上相對(duì)于相應(yīng)的徑向方向傾斜。

在一個(gè)方面，環(huán)形轉(zhuǎn)子元件包括安裝在轉(zhuǎn)子盤的正面上的轉(zhuǎn)子葉片，而環(huán)形固定元件包括面向轉(zhuǎn)子盤的正面的定子葉片。因此，環(huán)形轉(zhuǎn)子和定子元件構(gòu)成渦輪機(jī)的級(jí)。

在一個(gè)方面，每個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)子元件均包括環(huán)形轉(zhuǎn)子帶，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子帶具有連接到轉(zhuǎn)子盤的正面的第一邊緣和與第一邊緣相反并且設(shè)置有環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭的第二邊緣。環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭承載沿著圓形路徑連續(xù)布置的相應(yīng)轉(zhuǎn)子級(jí)的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片的前緣大體上平行于旋轉(zhuǎn)軸線延伸。在一個(gè)方面，每個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)子元件均包括連接到轉(zhuǎn)子葉片的與環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭相反的端部的末端轉(zhuǎn)子環(huán)。在一個(gè)方面，每個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭承載密封裝置的至少一部分。在一個(gè)方面，每個(gè)末端轉(zhuǎn)子環(huán)承載密封裝置的至少一部分。在一個(gè)方面，每個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)子帶具有徑向厚度，所述徑向厚度小于相應(yīng)接頭的徑向尺寸，并優(yōu)選地包括在徑向尺寸的約1/4與約1/10之間，更優(yōu)選地包括在所述徑向尺寸的約1/6與約1/8之間。在一個(gè)方面，每個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)子帶具有軸向長(zhǎng)度，其中，環(huán)形轉(zhuǎn)子帶的軸向長(zhǎng)度與相應(yīng)的徑向厚度之間的比包括在約3與約20之間，更優(yōu)選地在約8與約12之間。

這種尺寸賦予環(huán)形轉(zhuǎn)子帶的剛度比環(huán)形轉(zhuǎn)子元件(亦即由轉(zhuǎn)子接頭、轉(zhuǎn)子葉片和末端轉(zhuǎn)子環(huán)構(gòu)成的組件)的其余部分的剛度低得多，因此使得所述組件以均勻的方式自由地徑向膨脹(在離心力和/或熱的作用下)。換言之，轉(zhuǎn)子接頭和末端轉(zhuǎn)子環(huán)膨脹到大體上相等的程度。在徑向膨脹和收縮期間，組件大體上保持與自身平行。

在一個(gè)方面，每個(gè)環(huán)形固定元件均包括固定環(huán)形帶，該固定環(huán)形帶具有：連結(jié)到殼體的第一邊緣；和第二邊緣，該第二邊緣與第一邊緣相反，并且設(shè)置有固定的環(huán)形接頭。固定環(huán)形接頭承載沿著圓形路徑連續(xù)布置的相應(yīng)定子級(jí)的多個(gè)定子葉片。定子葉片的前緣大體上平行于旋轉(zhuǎn)軸線延伸。在一個(gè)方面，每個(gè)環(huán)形定子元件包括連接到定子葉片的與固定環(huán)形接頭相反的端部的末端定子環(huán)。在一個(gè)方面，每個(gè)固定環(huán)形接頭承載密封裝置的至少一部分。在一個(gè)方面，每個(gè)末端定子環(huán)承載密封裝置的至少一部分。在一個(gè)方面，每個(gè)環(huán)形定子帶具有大體上等于相應(yīng)定子接頭的徑向尺寸的徑向厚度。

環(huán)形固定元件不受任何離心力。這樣，在相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)期間，環(huán)形轉(zhuǎn)子元件與相應(yīng)的環(huán)形固定元件至少在密封裝置處保持彼此平行。

在一個(gè)方面，環(huán)形轉(zhuǎn)子元件是安裝在轉(zhuǎn)子盤的背面上的轉(zhuǎn)子密封壁，而環(huán)形固定元件是面向轉(zhuǎn)子盤的背面的固定密封壁。環(huán)形轉(zhuǎn)子和固定元件因此構(gòu)成密封壁，其位于與承載渦輪機(jī)的定子級(jí)和轉(zhuǎn)子級(jí)的面部相反的轉(zhuǎn)子盤的面部。

在一個(gè)方面，每個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)子元件包括環(huán)形轉(zhuǎn)子帶，環(huán)形轉(zhuǎn)子帶具有連接到轉(zhuǎn)子盤的背面的第一邊緣和與第一邊緣相反并且設(shè)置有環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭的第二邊緣。在一個(gè)方面，每個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭承載密封裝置的至少一部分。

在一個(gè)方面，轉(zhuǎn)子密封壁的每個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)子帶具有徑向厚度，該徑向厚度小于相應(yīng)接頭的徑向尺寸并優(yōu)選地包括在徑向尺寸的約1/4與約1/10之間，更優(yōu)選地包括在所述徑向尺寸的約1/6與約1/8之間。在一個(gè)方面，轉(zhuǎn)子密封壁的每個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)子帶具有軸向長(zhǎng)度，并且其中，環(huán)形轉(zhuǎn)子帶的軸向長(zhǎng)度與相應(yīng)徑向厚度之間的比包括在約3與約20之間，更優(yōu)選地在約8與約12之間。

這種尺寸使得環(huán)形轉(zhuǎn)子帶的剛度比轉(zhuǎn)子接頭的剛度低得多，因此使所述接頭以均勻的方式自由徑向膨脹(在離心力和/或熱的作用下)。換言之，在徑向膨脹和收縮期間，轉(zhuǎn)子接頭保持大體上平行于其自身。

在一個(gè)方面，限定該固定密封壁的環(huán)形固定元件具有不變的或朝其自由端減小徑向厚度。所述環(huán)形固定元件不受任何離心力。這樣，在相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)期間，環(huán)形轉(zhuǎn)子元件與相應(yīng)的環(huán)形固定元件在密封裝置處保持彼此平行。

在一個(gè)方面，根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)是徑流式渦輪，其設(shè)置有位于單個(gè)轉(zhuǎn)子盤上的徑向級(jí)，亦即設(shè)置有轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片。在一個(gè)方面，根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)是徑流式渦輪，其設(shè)置有位于兩個(gè)面對(duì)且反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子盤上的徑向級(jí)，亦即無(wú)定子葉片。優(yōu)選地，所述徑流式渦輪為離心徑流式(流出式)。

如果渦輪機(jī)為渦輪，則設(shè)置有葉片的每個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)子元件的溫度大于相應(yīng)的徑向外部定子環(huán)形元件的溫度。因此，相對(duì)于環(huán)形定子元件的徑向膨脹，溫度梯度將導(dǎo)致環(huán)形轉(zhuǎn)子元件產(chǎn)生更大的徑向膨脹(其增加了由于離心力而導(dǎo)致的膨脹)。換言之，這種溫度梯度有助于環(huán)形轉(zhuǎn)子元件更移近相應(yīng)的徑向外部環(huán)形定子元件(即使主要作用是由于離心力)。

對(duì)根據(jù)本發(fā)明的徑流式渦輪機(jī)的優(yōu)選但不排他的實(shí)施例的詳細(xì)描述將使其他特征和優(yōu)點(diǎn)更加清楚。

附圖說(shuō)明

下文將參考僅作為非限制性示例提供的附圖闡述該描述，附圖中：

■圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的徑流式渦輪機(jī)的第一實(shí)施例的子午斷面；

■圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)的第二實(shí)施例的子午斷面；

■圖3示出了處于兩個(gè)相應(yīng)的操作配置中的圖1的渦輪的詳圖；

■圖4、圖4A、圖5、圖5A、圖6、圖6A和圖7為圖3的詳圖的相同數(shù)量的變型；

■圖8示出了處于兩個(gè)相應(yīng)的操作配置中的圖1和圖2的渦輪的不同細(xì)節(jié)；

■圖9示出了圖8的詳圖的變型；

■圖10示出了按照現(xiàn)有技術(shù)獲得的圖3的細(xì)節(jié)。

具體實(shí)施方式

參考上述附圖，附圖標(biāo)記1總體表示根據(jù)本發(fā)明的徑流式渦輪機(jī)。圖1中所示的渦輪機(jī)1是具有單個(gè)轉(zhuǎn)子盤2的徑向流出型的膨脹渦輪。圖2中所示的渦輪機(jī)2是具有兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子盤2、2’的徑向流出型的膨脹渦輪。參考圖1，轉(zhuǎn)子盤2設(shè)置有在相應(yīng)的正面4上以一系列同心環(huán)布置的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片3。每個(gè)系列的轉(zhuǎn)子葉片3是渦輪1的轉(zhuǎn)子級(jí)的一部分。轉(zhuǎn)子盤2剛性地連接到沿著旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”延伸的軸5上。軸5又連接到發(fā)電機(jī)上(未示出)。轉(zhuǎn)子葉片3從轉(zhuǎn)子盤2的正面4伸出，其前緣大體上平行于旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”。

轉(zhuǎn)子盤2和軸5容納在固定殼體6中，并且以這樣的方式由固體殼體支撐：即，使得轉(zhuǎn)子盤和軸可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”自由旋轉(zhuǎn)。固定殼體6由第一半部6a和第二半部6b形成，第一半部6a和第二半部6b相互聯(lián)接并且可限制在平面“P”，所述平面“P”垂直于旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”并位于轉(zhuǎn)子盤2處。

固定殼體6包括位于轉(zhuǎn)子盤2的正面4的對(duì)面的前壁7(第一半部6a的一部分)、和位于與轉(zhuǎn)子盤2的正面4相反的背面9的對(duì)面的后壁8(第二半部6b的一部分)。套筒10與后壁8成一體，并且通過(guò)介入適宜的軸承11可旋轉(zhuǎn)地容納軸5。前壁7具有位于旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”處的用于工作流體的進(jìn)入開口12。

固定殼體6還容納布置成一系列同心環(huán)并且朝向轉(zhuǎn)子盤2的正面4的多個(gè)定子葉片13。所述一系列定子葉片13與所述一系列轉(zhuǎn)子葉片3徑向交錯(cuò)，以限定通過(guò)進(jìn)入開口12進(jìn)入并徑向地朝著轉(zhuǎn)子盤2的外周徑向膨脹離開的工作流體的徑向膨脹路徑。固定殼體6還包括徑向外周壁14，所述徑向外周壁從前壁7和后壁8延伸、并且在內(nèi)部限定用于工作流體的出口容積15。

渦輪1包括由凸壁限定的偏轉(zhuǎn)器或鼻部16，其位于進(jìn)入開口12中并朝著進(jìn)入流“F”定向。偏轉(zhuǎn)器16使進(jìn)入的徑向流“F”朝著介于固定殼體6的前壁7與偏轉(zhuǎn)器本身16的徑向外周部分之間的第一系列定子葉片13徑向偏轉(zhuǎn)。

圖1的渦輪機(jī)1包括輔助軸向級(jí)17，該輔助軸向級(jí)包括安裝在轉(zhuǎn)子盤2的外周邊緣上的多個(gè)輔助轉(zhuǎn)子葉片18和安裝固定在固定殼體6的徑向外周壁14上的多個(gè)輔助定子葉片19。

在轉(zhuǎn)子盤2的背面9處，存在兩個(gè)密封壁20，所述兩個(gè)密封壁與殼體6的后壁8和背面9一起限定環(huán)形室21。

如在圖3中更好地可見(jiàn)的那樣，每個(gè)系列的轉(zhuǎn)子葉片3安裝在相應(yīng)的環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22上，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22與旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”同軸(圖3示出了圖1的渦輪1的一個(gè)級(jí)的子午斷面)。因此，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子級(jí)的轉(zhuǎn)子葉片3沿著由環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22限定的圓形路徑連續(xù)布置。環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22又由環(huán)形轉(zhuǎn)子帶23承載，該環(huán)形轉(zhuǎn)子帶具有連接到轉(zhuǎn)子盤2的正面4的第一邊緣、和與第一邊緣相反并且連接到所述環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22的第二邊緣。同一系列的轉(zhuǎn)子葉片3中的每一個(gè)均具有約束到環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22上的一端(葉根)和連接到末端轉(zhuǎn)子環(huán)24上的相反端，所述末端轉(zhuǎn)子環(huán)也與旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”同軸。環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22和末端轉(zhuǎn)子環(huán)24大體上具有相同的直徑和相同的徑向尺寸“d1”。與之不同，環(huán)形轉(zhuǎn)子帶23具有小于徑向尺寸“d1”的徑向厚度“t1”。例如，徑向厚度“t1”與徑向尺寸“d1”之間的比率約為1/5。此外，環(huán)形轉(zhuǎn)子帶23的軸向長(zhǎng)度“L1”與相應(yīng)的徑向厚度“t1”之間的比率例如約為10。

如圖3所示，轉(zhuǎn)子葉片3的陣列操作地聯(lián)接到位于徑向外部位置的相應(yīng)定子級(jí)的定子葉片13的陣列上。每個(gè)系列的定子葉片13安裝在與旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”同軸的相應(yīng)的固定環(huán)形接頭25上。因此，定子級(jí)的定子葉片13沿著由固定環(huán)形接頭25限定的圓形路徑連續(xù)布置。

固定環(huán)形接頭25又由固定環(huán)形帶26承載，該固定環(huán)形帶具有連結(jié)到殼體6的前壁7的第一邊緣、和與第一邊緣相反并且連接到所述固定環(huán)形接頭25的第二邊緣。在所示的實(shí)施例中，固定環(huán)形帶26與固定環(huán)形接頭25是一體的。同一系列的定子葉片13中的每一個(gè)均具有約束到固定環(huán)形接頭25的一端(葉根)和連接到末端定子環(huán)27的相反端，所述末端定子環(huán)也與旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”同軸。固定環(huán)形接頭25、端環(huán)27和固定環(huán)形帶26大體上具有相同的徑向尺寸“d2”，其類似于或大體上等于末端轉(zhuǎn)子環(huán)24和環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22的徑向尺寸。

環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22相對(duì)于末端定子環(huán)27徑向靠?jī)?nèi)，并且徑向面向所述末端定子環(huán)27。末端轉(zhuǎn)子接頭24相對(duì)于固定環(huán)形接頭25徑向靠?jī)?nèi)，并且徑向面向所述固定環(huán)形接頭25。同樣地，一個(gè)級(jí)的轉(zhuǎn)子葉片3相對(duì)于相同級(jí)的定子葉片13徑向靠?jī)?nèi)，并徑向面對(duì)所述定子葉片13。

環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22的徑向外表面承載與旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”同軸并且彼此軸向并排的多個(gè)環(huán)形壁28(在圖3所示的示例中為這些環(huán)形壁中的三個(gè))。每個(gè)環(huán)形壁28從相應(yīng)的徑向外表面徑向突出，并且在子午斷面中具有三角形形狀，其自由頂點(diǎn)指向末端定子環(huán)27。類似地，末端轉(zhuǎn)子環(huán)24的徑向外表面承載與旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”同軸并且彼此軸向并排的多個(gè)環(huán)形壁28(在圖3所示的示例中為這些環(huán)形壁的三個(gè))。每個(gè)環(huán)形壁28從相應(yīng)的徑向外表面徑向突出，并且在子午斷面中具有三角形形狀，其自由頂點(diǎn)指向固定環(huán)形接頭25。在圖3所示的實(shí)施例中，環(huán)形壁28分別與末端轉(zhuǎn)子環(huán)24和環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22一體地獲得。

末端定子環(huán)27的徑向內(nèi)表面具有與旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”同軸并且彼此軸向并排的多個(gè)環(huán)形座或槽29(在圖3所示的示例中為這些環(huán)形座或槽中的三個(gè))。每個(gè)環(huán)形槽29徑向面向環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22的相應(yīng)環(huán)形壁28，并且具有底壁和兩個(gè)側(cè)壁。類似地，固定環(huán)形接頭25的徑向內(nèi)表面具有與旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”同軸并且彼此軸向并排的多個(gè)環(huán)形座或槽29(在圖3所示的示例中為這些環(huán)形座或槽中的三個(gè))。每個(gè)環(huán)形槽29徑向面向末端轉(zhuǎn)子環(huán)24的相應(yīng)環(huán)形壁28，并且具有底壁和兩個(gè)側(cè)壁。

在圖3的非限制性實(shí)施例中，末端定子環(huán)27和固定環(huán)形接頭25的徑向內(nèi)表面以及環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22和末端轉(zhuǎn)子環(huán)24的徑向外表面是圓柱形的。此外，環(huán)形壁28都具有相同的徑向高度，并且環(huán)形槽29都具有相同的徑向深度。

環(huán)形壁28與環(huán)形槽29一起限定密封裝置，所述密封裝置適于防止/限制工作流體從轉(zhuǎn)子葉片3和定子葉片13在其中操作的工作流體的徑向膨脹路徑流出。在徑流式渦輪1停機(jī)和冷卻時(shí)，亦即當(dāng)其未被工作流體穿過(guò)時(shí)，這種密封裝置28、29是不起作用的，或者它們是起作用的，但是不足以確保必要的密封。在這種第一配置中(在圖3和圖3A中示出為實(shí)線)，壁28的自由頂點(diǎn)或末端位于相應(yīng)的環(huán)形槽29的外部。

相反，當(dāng)徑流式渦輪1運(yùn)行時(shí)，亦即當(dāng)作用在轉(zhuǎn)子盤2上的離心力和/或由于工作流體導(dǎo)致的溫度梯度引起環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22和末端轉(zhuǎn)子環(huán)24的徑向膨脹，使得壁28的自由頂點(diǎn)或末端位于相應(yīng)的環(huán)形槽29內(nèi)，優(yōu)選地不接觸環(huán)形槽的底壁(圖3和3A的虛線)時(shí)，該密封裝置28、29是起作用的。優(yōu)選地，在第一與第二配置之間的推移中，槽29與壁28之間的相對(duì)徑向位移“R”(圖3A)約為0.8mm。優(yōu)選地，在第二配置中，壁28的自由頂點(diǎn)或末端與槽29的底壁之間的距離“V1”約為0.3mm(圖3A)。優(yōu)選地，在第一配置中，壁28的自由頂點(diǎn)或末端與位于槽29外部的固定環(huán)形接頭25的徑向內(nèi)表面之間的距離“V2”約為0.5mm(圖3A)。優(yōu)選地，在第二配置中，所述末端進(jìn)入所述槽29中達(dá)約0.3mm的深度“P”(圖3A)。

在圖4的變型中，壁28具有如下徑向高度：該徑向高度從位于轉(zhuǎn)子盤2處的第一壁28開始朝著位于殼體7的前壁處的最終壁28減小。此外，固定環(huán)形接頭25的和末端定子環(huán)27的徑向內(nèi)部表面是錐形的并且朝殼體7的前壁會(huì)聚。環(huán)形槽29都具有相同的徑向深度，但由于它們?cè)阱F形表面上的定位，所述槽與旋轉(zhuǎn)軸線的徑向距離從位于轉(zhuǎn)子盤2處的第一槽29朝著位于殼體7的前壁處的最后的槽29逐漸減小。

圖4A中示出的另一變型與圖4的變型大體上類似，但是僅具有臺(tái)階而不具有環(huán)形槽29。

在圖5的變型中，與圖3的實(shí)施例不同，槽29由比固定環(huán)形接頭25和末端定子環(huán)27(其通常由鋼制成)的材料更軟的材料(例如聚四氟乙烯)的插入件30制成。插入件30安裝在適宜的外殼中，該外殼分別制造在固定環(huán)形接頭25和末端定子環(huán)27的徑向內(nèi)表面中。

在圖5A的變型中，插入件30未設(shè)有槽，壁28在第二配置中只是更移近插入件30。

在圖6的變型中，槽29在環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22和末端轉(zhuǎn)子環(huán)24的徑向外表面中獲得。代替環(huán)形壁28，固定環(huán)形接頭25和末端定子環(huán)27在徑向內(nèi)表面上承載著多個(gè)板31，所述多個(gè)板31插入并固定在適宜的槽中(未示出)。板31用于以類似于壁28的方式部分地插入相應(yīng)的槽中。在這種情況下，環(huán)形槽29徑向向外移動(dòng)以接收所述板31。在圖6A的變型中，環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22和末端轉(zhuǎn)子環(huán)24的徑向外表面未設(shè)有槽，所述板31在第二配置中只是更移近所述表面。

在圖7的實(shí)施例中，代替壁28或板31，固定環(huán)形接頭25和末端定子環(huán)27每個(gè)均設(shè)置有刷32。每個(gè)刷32包括多個(gè)刷毛(例如，由鋼制成)，刷毛布置在圓周上并且具有約束到相應(yīng)的固定環(huán)形接頭25和末端定子環(huán)27的第一端，優(yōu)選地插入并固定在適宜的槽中。刷32的自由端徑向指向內(nèi)并分別朝向環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22和末端轉(zhuǎn)子環(huán)24。與上述實(shí)施例不同，圖7的變型不具有環(huán)形槽。事實(shí)上，刷32的自由端分別抵靠環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22和末端轉(zhuǎn)子環(huán)24的光滑表面來(lái)工作。在第一配置中，所述刷32的末端與所述光滑表面間隔開或僅輕擦該表面，而在第二配置中，所述末端將刷32推靠在所述光滑表面上，并且它們被徑向壓縮/變形/擠壓和/或者使刷毛彎曲。刷32的徑向壓縮，亦即它們?cè)诘谝缓偷诙渲弥g的推移中沿著徑向方向的變形舉例來(lái)說(shuō)約為0.16mm。在圖7的實(shí)施例中，在每個(gè)刷32的兩側(cè)，設(shè)置有環(huán)形保護(hù)壁33，其在任何情況下均保持與光滑表面間隔開，即使在第二配置中。

如在圖8和圖9中更加可見(jiàn)的那樣，限定環(huán)形室21的密封壁20具有與就轉(zhuǎn)子葉片3的支撐元件所描述的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)。特別地，所示的兩個(gè)密封壁20中的每一個(gè)包括固定密封壁34，所述固定密封壁與殼體6成一體并在殼體6內(nèi)從后壁8朝著轉(zhuǎn)子盤2延伸。所示的兩個(gè)密封壁20中的每一個(gè)還包括轉(zhuǎn)子密封壁35，轉(zhuǎn)子密封壁35安裝在轉(zhuǎn)子盤2的背面9上并且朝著殼體6的后壁8延伸。

圖8的固定密封壁34具有圓筒形的徑向內(nèi)表面并且設(shè)置有多個(gè)環(huán)形槽29(這些槽中的三個(gè)呈現(xiàn)在所示示例中)，其在結(jié)構(gòu)上類似于就圖3的固定環(huán)形接頭25或就末端定子環(huán)27所描述的槽。

圖8的轉(zhuǎn)子密封壁35包括環(huán)形轉(zhuǎn)子帶23，環(huán)形轉(zhuǎn)子帶23具有連結(jié)到轉(zhuǎn)子盤2的背面9的第一邊緣和與第一邊緣相反并且設(shè)置有環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22的第二邊緣。因此，轉(zhuǎn)子密封壁35的幾何形狀類似于由環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22和環(huán)形轉(zhuǎn)子帶23形成的組件，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子帶23承載圖3的轉(zhuǎn)子葉片3。環(huán)形轉(zhuǎn)子帶23具有徑向厚度“t1”，其小于環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22的徑向尺寸“d1”。例如，徑向厚度“t1”與徑向尺寸“d1”之間的比率約為1/5。此外，環(huán)形轉(zhuǎn)子帶23的軸向長(zhǎng)度“L1”與相應(yīng)的徑向厚度“t1”之間的比率舉例來(lái)說(shuō)約為5。

環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22的徑向外表面承載多個(gè)壁28，所述壁28在結(jié)構(gòu)上類似于先前參照承載轉(zhuǎn)子葉片3的接頭22所描述的壁。

環(huán)形壁28與環(huán)形槽29一起限定適于防止/限制工作流體在密封室21與固定殼體6內(nèi)部的其它區(qū)域之間通過(guò)的密封裝置。密封壁20的功能原理與轉(zhuǎn)子和定子級(jí)的情況相同，亦即當(dāng)徑流式渦輪機(jī)1運(yùn)行時(shí)，密封裝置28、29是起作用的。

圖3A還示出了屬于轉(zhuǎn)子密封壁35的環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22的放大圖和固定密封壁34的一部分的放大圖。優(yōu)選地，在第一和第二配置之間的推移中，槽29與壁28之間的相對(duì)徑向位移“R”(圖3A)約為0.8mm。優(yōu)選地，在第二配置中，壁28的自由頂點(diǎn)或末端與槽29的底壁之間的距離“V1”約為0.3mm(圖3A)。優(yōu)選地，在第一配置中，壁28的自由頂點(diǎn)或末端與位于槽29外部的固定環(huán)形接頭25的徑向內(nèi)表面之間的距離“V2”約為0.5mm(圖3A)。優(yōu)選地，在第二配置中，所述末端進(jìn)入所述狹槽29達(dá)約0.3mm的深度“P”(圖3A)。

在圖9所示的變型中，圖8的固定密封壁34的徑向內(nèi)表面為錐形并朝固定殼體6的后壁8會(huì)聚。環(huán)形槽29(這些槽中的三個(gè)呈現(xiàn)在所示示例中)在結(jié)構(gòu)上類似于就圖4的固定環(huán)形接頭25或就末端定子環(huán)27所描述的情況。壁28具有如下徑向高度：該徑向高度從位于后壁8處的第一壁28開始朝著與所述后壁8隔開一定距離的最后的壁28增加。因此，固定密封壁34的幾何形狀類似于圖4的固定環(huán)形接頭25的和末端定子環(huán)27的幾何形狀。

由環(huán)形轉(zhuǎn)子帶23、由環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22、由轉(zhuǎn)子葉片3和由末端轉(zhuǎn)子環(huán)24形成的組件以及由環(huán)形轉(zhuǎn)子帶23和由轉(zhuǎn)子密封壁35的環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22形成的組件每個(gè)均構(gòu)成可在第一與第二配置之間徑向變形的環(huán)形轉(zhuǎn)子元件。

圖2的徑流式渦輪1設(shè)置有兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的盤2、2'。與就圖1的徑流式渦輪所示和所述的元件相對(duì)應(yīng)的元件用相同的附圖標(biāo)記表示。

固定殼體6在其內(nèi)部容納第一轉(zhuǎn)子盤2和第二轉(zhuǎn)子盤2'。轉(zhuǎn)子盤2、2'可圍繞公共旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”在殼體6中彼此獨(dú)立地自由旋轉(zhuǎn)。為此，第一盤2與通過(guò)軸承11安裝在殼體6中的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸5成一體。第二盤2'與通過(guò)相應(yīng)的軸承安裝在殼體6中的相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸5成一體。

第一轉(zhuǎn)子盤2具有正面4，該正面承載多個(gè)徑向依次相繼布置的徑向轉(zhuǎn)子級(jí)。所述徑向轉(zhuǎn)子級(jí)中的每一個(gè)包括多個(gè)葉片3，所述多個(gè)葉片3沿著與旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”同心的圓形路徑布置為陣列。換言之，不同級(jí)的葉片3的圓形陣列形成同心環(huán)。

第二轉(zhuǎn)子盤2'具有相應(yīng)的正面4'，所述正面4’承載徑向依次相繼布置的多個(gè)徑向轉(zhuǎn)子級(jí)。所述徑向轉(zhuǎn)子級(jí)中的每一個(gè)包括多個(gè)葉片3'，所述多個(gè)葉片3’沿與旋轉(zhuǎn)軸線“X-X”同心的圓形路徑布置為陣列。換言之，不同級(jí)的葉片3'的圓形陣列形成同心環(huán)。

第一轉(zhuǎn)子盤2的正面4位于第二轉(zhuǎn)子盤2'的正面4'的對(duì)面，第一轉(zhuǎn)子盤2的葉片3則與第二轉(zhuǎn)子盤2'的葉片3'徑向交錯(cuò)。換言之，第一轉(zhuǎn)子盤2的徑向轉(zhuǎn)子級(jí)與第二轉(zhuǎn)子盤2'的徑向轉(zhuǎn)子級(jí)沿徑向交錯(cuò)。第一盤2的葉片3終止于第二盤2'的正面4'附近，第二盤2'的葉片3'則終止于第一盤2的正面4附近。

圖2的反向旋轉(zhuǎn)徑流式渦輪1包括位于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤2、2'的背面處的密封壁20，以限定相應(yīng)的密封腔23。所述密封壁20在結(jié)構(gòu)上與以上就圖1的渦輪所述的密封壁相同/相似。

上述渦輪1的結(jié)構(gòu)使得能夠按本發(fā)明的方法安裝和拆卸所述渦輪1。特別地參考圖1，所示的渦輪1通過(guò)從第二半部6b釋放第一半部6a來(lái)拆卸。所述第一半部6a從第二半部6b和從轉(zhuǎn)子盤2軸向移動(dòng)離開，辦法是通過(guò)從轉(zhuǎn)子級(jí)移除定子級(jí)，而這些級(jí)彼此不干涉，因?yàn)榘ㄋ鋈~片3的環(huán)形轉(zhuǎn)子元件處于第一徑向收縮配置中。

隨后，轉(zhuǎn)子盤2與軸5一起被抽出，辦法是通過(guò)從固定密封壁34移除轉(zhuǎn)子密封壁35，而這些壁彼此不干涉，因?yàn)樗鲛D(zhuǎn)子密封壁35處于第一徑向收縮配置中。

參考圖2，所示的渦輪1被拆卸，辦法是通過(guò)從第二半部6b釋放第一半部6a、軸向移動(dòng)離開兩個(gè)半部6a、6b和兩個(gè)盤2、2'、然后從相應(yīng)的半部6a、6b取出盤2、2'。同樣在這種情況下，轉(zhuǎn)子密封壁35從固定密封壁34移除，而這些壁彼此不干涉，因?yàn)樗鲛D(zhuǎn)子密封壁35處于第一徑向收縮配置中。

根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)顛倒上述步驟的順序來(lái)安裝渦輪1。

數(shù)值示例

以下示例涉及如下類型的離心徑流式(流出)渦輪：其示于圖1，并在用于回收工業(yè)熱的ORC設(shè)備中使用，所述ORC設(shè)備用以下參數(shù)來(lái)工作：

工作流體＝R245FA(1,1,1,3,3-五氟丙烷)；Pin＝23bar；Pout＝2bar；Tin＝190℃；質(zhì)量流量＝18Kg/s。

所有示例涉及由朝著外部從旋轉(zhuǎn)軸線開始計(jì)數(shù)的第三轉(zhuǎn)子和第四定子形成的渦輪的級(jí)。

示例1—圖10—現(xiàn)有技術(shù)

該示例涉及屬于現(xiàn)有技術(shù)并示于圖10中的結(jié)構(gòu)，其中環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22(使用了與本發(fā)明相同附圖標(biāo)記的，以便更容易比較)以如下方式約束到轉(zhuǎn)子盤2上：使環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭不能在離心力的作用下自由地徑向膨脹(實(shí)際上不存在具有有限厚度的環(huán)形帶23)。第三轉(zhuǎn)子和第四定子以這樣的方式安裝，使得板31的端部與面向該端部的表面之間的距離在冷態(tài)(渦輪停機(jī))和熱態(tài)(運(yùn)行渦輪)條件下都為0.38mm。

示例2—圖6A—本發(fā)明

可以看出，密封裝置(面向無(wú)槽表面的板31)的結(jié)構(gòu)與圖10的結(jié)構(gòu)相同，但是在這種情況下，環(huán)形帶23的存在使得由轉(zhuǎn)子接頭22、轉(zhuǎn)子葉片3和末端轉(zhuǎn)子環(huán)24構(gòu)成的組件能夠徑向膨脹。

第三轉(zhuǎn)子和第四定子以這樣的方式安裝，使得板31的端部與面向該端部的表面之間的距離“V2”在冷態(tài)條件下(渦輪停機(jī))為0.7mm。當(dāng)渦輪運(yùn)行時(shí)，該距離“V2”減小到約0.38mm。

示例3—圖6—本發(fā)明

在本示例中，由轉(zhuǎn)子接頭22、轉(zhuǎn)子葉片3和末端轉(zhuǎn)子環(huán)24構(gòu)成的組件的徑向膨脹導(dǎo)致板31的端部插到相應(yīng)的槽29中。

第三轉(zhuǎn)子和第四定子以這樣的方式安裝，使得板31的端部與轉(zhuǎn)子接頭22的徑向外表面之間和距離末端轉(zhuǎn)子環(huán)24的距離“V2”在冷態(tài)條件下(渦輪停機(jī))約為0.2mm。當(dāng)渦輪運(yùn)行時(shí)，所述板被插入槽29，深度“P”約為0.12mm。此外，在運(yùn)行過(guò)程中，板31的端部與槽29的底部之間的距離“V1”約為0.38mm。

示例4—圖5A—本發(fā)明

第三轉(zhuǎn)子和第四定子以這樣的方式安裝，使得環(huán)形壁28的端部與面向該端部的插入件30的表面之間的距離“V2”在冷態(tài)條件下(渦輪停機(jī))約為0.4mm。當(dāng)渦輪運(yùn)行時(shí)，這樣的距離“V2”減小到約0.08mm。

示例5—圖7—本發(fā)明

第三轉(zhuǎn)子和第四定子以這樣的方式安裝，使得在冷態(tài)條件下(渦輪停機(jī))，刷32的刷毛的端部與面向該端部的表面之間的距離“V2”約為0.3mm。當(dāng)渦輪運(yùn)行時(shí)，該距離“V2”被消除，刷毛則被壓縮大約0.02mm(同時(shí)從不接觸環(huán)形保護(hù)壁33)。

下表示出了對(duì)上述示例中的每一個(gè)而言，在運(yùn)行期間(通過(guò)密封裝置)在末端轉(zhuǎn)子環(huán)24與固定環(huán)形接頭25之間以及然后在環(huán)形轉(zhuǎn)子接頭22與末端定子環(huán)27之間泄漏的質(zhì)量百分比(相對(duì)于在膨脹空間中流動(dòng)的標(biāo)稱質(zhì)量)。

表

如可觀察到的那樣，根據(jù)本發(fā)明的示例2確保了在示例1(根據(jù)圖10的現(xiàn)有技術(shù)的解決方案)的運(yùn)行過(guò)程中具有相同的密封，但在渦輪停機(jī)時(shí)使得能夠更容易地安裝/拆卸而沒(méi)有危險(xiǎn)，因?yàn)椤癡2”間距為良好的0.7mm。

在根據(jù)本發(fā)明的所有其它示例(示例3、4、5)中，在運(yùn)行期間的密封遠(yuǎn)大于示例1的密封，并且在渦輪停機(jī)的情況下，總是能夠無(wú)干涉地安裝和拆卸。