[發(fā)明專利]軸向推力平衡裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880052925.7
• 申請(qǐng)日: 2018-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN111033053B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·布魯斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福斯管理公司
• 主分類號(hào): F04D29/041
• 分類號(hào): F04D29/041;F04D1/06;F04D29/22
• 代理公司: 北京潤平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 林治辰;李健

1.一種軸向推力平衡裝置，所述軸向推力平衡裝置包括：

殼體；

至少一個(gè)葉輪，所述至少一個(gè)葉輪固定于可旋轉(zhuǎn)地位于所述殼體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸，所述至少一個(gè)葉輪和旋轉(zhuǎn)軸受到由軸向推力引起的軸向位移；

推力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，所述推力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)區(qū)別于與固定于所述旋轉(zhuǎn)軸的所有葉輪并與所有葉輪分開，所述推力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括：

第一段，所述第一段縱向且可旋轉(zhuǎn)地固定在所述旋轉(zhuǎn)軸上并與所述旋轉(zhuǎn)軸同軸；和

第二段，所述第二段圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸，同時(shí)縱向固定于所述殼體；

所述第一段和所述第二段中的一者是凸形段，所述凸形段具有第一圓柱形外表面，所述第一圓柱形外表面由第一圓形前導(dǎo)邊緣終止；

所述第一段和所述第二段中的另一者是凹形段，所述凹形段包括第一圓柱形通道，所述第一圓柱形通道在所述凹形段的前表面處由第一圓形開口終止，所述第一圓形開口的直徑大于所述凸形段的所述第一圓形前導(dǎo)邊緣的直徑，

當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)軸沒有軸向位移時(shí)，所述凸形段的所述第一圓形前導(dǎo)邊緣靠近所述凹形段的所述第一圓形開口而不進(jìn)入所述凹形段的所述第一圓柱形通道，從而在所述凸形段的所述第一圓形前導(dǎo)邊緣和所述凹形段的所述第一圓形開口之間形成第一壓力釋放間隙，通過所述第一壓力釋放間隙，加壓流體能夠從高壓區(qū)域流向第一低壓區(qū)域，從而通過所述加壓流體將與所述軸向推力相反的軸向補(bǔ)償力施加到所述第一段，

所述第一壓力釋放間隙的尺寸由于所述軸向位移減小，使得當(dāng)所述軸向推力和軸向位移增加時(shí)所述軸向補(bǔ)償力增加，并且因此減小所述壓力釋放間隙的尺寸；

其中所述軸向推力平衡裝置還包括推力減小鼓機(jī)構(gòu)，所述推力減小鼓機(jī)構(gòu)構(gòu)造成抵抗但不消除所述軸向推力，所述推力減小鼓機(jī)構(gòu)包括圓柱形鼓部分，所述圓柱形鼓部分構(gòu)造成在非旋轉(zhuǎn)通道內(nèi)并且相對(duì)于所述非旋轉(zhuǎn)通道旋轉(zhuǎn)，在所述推力減小鼓機(jī)構(gòu)和所述非旋轉(zhuǎn)通道之間形成的徑向間隙，所述徑向間隙的徑向間隙尺寸與所述軸向位移無關(guān)，所述推力減小鼓機(jī)構(gòu)縱向固定于所述旋轉(zhuǎn)軸，未通過所述推力減小鼓機(jī)構(gòu)補(bǔ)償?shù)臍堄噍S向推力由所述推力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向推力平衡裝置，其中所述軸向推力平衡裝置是壓縮機(jī)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向推力平衡裝置，其中所述軸向推力平衡裝置是渦輪機(jī)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向推力平衡裝置，其中所述軸向推力平衡裝置是渦輪泵。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸向推力平衡裝置，其中所述軸向推力平衡裝置是多級(jí)渦輪泵。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸向推力平衡裝置，其中所述凹形段構(gòu)造成填充有通過所述渦輪泵的葉輪泄漏的流體。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向推力平衡裝置，其中所述第一低壓區(qū)域是所述軸向推力平衡裝置的流體入口區(qū)域。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向推力平衡裝置，其中：

所述凸形段還包括第二圓柱形外表面，所述第二圓柱形外表面由第二圓形前導(dǎo)邊緣終止，所述第二圓柱形外表面的直徑小于所述第一圓柱形外表面，所述第二圓柱形外表面延伸至所述凹形段的所述第一圓柱形通道中；以及

所述凹形段還包括從所述第一圓柱形通道向內(nèi)延伸的第二圓柱形通道，所述第二圓柱形通道在所述第一圓柱形通道處由第二圓形開口終止，所述第二圓形開口的直徑小于所述第一圓形開口的直徑，所述第二圓形開口的直徑大于所述凸形段的所述第二圓形前導(dǎo)邊緣的直徑；

當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)軸沒有軸向位移時(shí)，所述凸形段的所述第二圓形前導(dǎo)邊緣靠近所述凹形段的所述第二圓形開口而不進(jìn)入所述凹形段的所述第二圓柱形通道，從而在所述凸形段的所述第二圓形前導(dǎo)邊緣和所述凹形段的所述第二圓形開口之間形成第二壓力釋放間隙，通過所述第二壓力釋放間隙，所述加壓流體能夠從所述第一低壓區(qū)域流向第二低壓區(qū)域，所述第二低壓區(qū)域的流體壓力低于所述第一低壓區(qū)域的流體壓力，所述第二壓力釋放間隙的尺寸通過所述軸向位移減小：

其中，當(dāng)所述加壓流體從所述高壓區(qū)域流向所述第二低壓區(qū)域時(shí)，所述加壓流體依次穿過所述第一壓力釋放間隙和所述第二壓力釋放間隙。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向推力平衡裝置，其中所述凸形段的直徑小于固定于所述旋轉(zhuǎn)軸的所有所述葉輪的直徑。