[發明專利]徑流式渦輪機

在審

• 申請號: 201580031152.0
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN106661943A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: C·斯帕達奇尼;D·里齊
• 申請（專利權）人: 埃克塞基股份公司
• 主分類號: F01D5/04
• 分類號: F01D5/04;F01D11/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 王其文

技術領域

本發明的目的是一種徑流式渦輪機。徑流式渦輪機指的是這樣的渦輪機：與該渦輪機交換能量的流體的流動相對于所述渦輪機的旋轉軸線主要指向徑向方向。本發明應用于驅動渦輪機(渦輪)和工作渦輪機(壓縮機)兩者。

優選但不排他地，本發明涉及用于產生電能和/或機械能的徑向類型的膨脹渦輪。

優選但不排他地，本發明涉及在通過蒸汽蘭金循環或有機蘭金循環(ORC)產生能量的裝置中使用的徑流式膨脹渦輪。

優選但不排他地，本發明涉及離心徑流式或“流出”類型的膨脹渦輪，術語“流出”意為流體流從中心徑向地指向渦輪的外周。

背景技術

相同申請人名下的公開文件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的旋轉軸線旋轉的單個轉子盤；多個環形系列的轉子葉片，其安裝在轉子盤的正面上并圍繞旋轉軸線布置；多個環形系列的定子葉片，其安裝在殼體上，面向轉子盤并與轉子葉片徑向交錯。

公開文件WO2013/108099闡述了一種在蘭金循環中膨脹有機流體的渦輪，所述渦輪設置有在徑向方向上彼此交錯的轉子葉片和定子葉片的陣列。渦輪中蒸汽的供應在正面方向上獲得。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。渦輪包括單個膨脹級，該膨脹級設置有定子葉片，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(否則蒸汽將繞轉子葉片行進)。

文件DE721543示出了一種渦輪機，所述渦輪機包括：轉子葉環，以及密封在轉子葉環之間的定子葉環。密封件包括布置在一個環上并面向相鄰環的表面的密封板。DE721543強調了一個事實：密封板和對應的表面被放置在環的區域中，使得在渦輪機的操作期間，它們保持與渦輪機停止時相同的相對位置。在操作期間，密封區域表現得好像它們被停止一樣。

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

文件FR428778示出了用于蒸汽或燃氣渦輪的迷宮式密封件。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，以便避免當它們相對于彼此滑動時被損壞。FR428778還描述了由于壓力差導致的所述盤之間的軸向運動而引起的墊圈之間的相對運動。

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

在渦輪機內部與外部環境之間的壓力差、在葉片工作處的膨脹體積與處于機器內部但與所述膨脹體積分離的部分之間的壓力差、以及在對應于不同級的膨脹體積的不同部分之間的壓力差，導致工作流體通過渦輪機的固定部件(定子)和旋轉部件(轉子)之間的聯接區域的泄漏。事實上，流體傾向于從較高壓力的位置朝向較低壓力的位置移動。這種泄漏是有害的，因為它以重要的方式降低了渦輪機的效率。

申請人已經觀察到，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成的密封件)不夠有效。

申請人還觀察到，在公知的渦輪機的組裝期間，特別是在將定子部件與轉子部件聯接期間，常常發生是，在達到其正確的組裝位置之前，密封件的精致元件(金屬突起)會滑動/沖擊渦輪機的其它部件。這樣，存在破壞密封件的危險，故密封件不再能正確地工作和為渦輪機提供設計性能。

發明內容

在這種情況下，申請人已經觀察到，可在各個方面改進上述渦輪機，以便提高其效率。

特別地，申請人認識到，當渦輪機運行時，需要將通過密封件的工作流體的泄漏減至最小。

申請人還認識到需要確保在安裝渦輪機期間，構成所述密封件的元件不被破壞。

因此，本發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。