径向离心式涡轮机制造技术

本发明专利技术涉及一种径向离心式涡轮机，其具有在涡轮机(1)的固定壳体(6)的轴向入口(12)处操作地起作用的调节装置(25)。调节装置(25)包括限定位于轴向入口(12)处的至少一个径向内部通道(28)的环形部件(26)，环形部件(26)的前表面(30)和壳体(6)的抵接表面(35)之间限定径向环形通道(15)。致动器(46)连接至环形部件(26)并构造成轴向移动或按照预定角度旋转环形部件(26)，以改变径向环形通道(15)和/或改变限定在涡轮机(1)自身的第一径向台阶(3’、13’)的定子叶片(13’)之间的通道部分(52)。与旋转轴线(X‑X)共轴且与环形部件(26)集成的传动轴(39)操作地连接至致动器(46)。调节装置(25)允许调节涡轮机(1)的入口处的质量流率，以使得涡轮机(1)自身的性能更好地适于处理/循环的装载，并且实现专门在紧急停止请求的情况下停止涡轮机(1)的安全系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】径向离心式涡轮机
本专利技术的目的是一种径向离心式涡轮机。径向离心式涡轮机(或者“流出式”涡轮机)指的是这样的涡轮机，其中对于在涡轮机自身中完成的至少一部分行程，流体(所述流体与涡轮机交换能量)流被从中心径向地引导朝向涡轮机的外周。本专利技术应用于驱动涡轮机(涡轮)和工作涡轮机(压缩机)。优选但非唯一地，本专利技术涉及膨胀式涡轮。优选但非唯一地，本专利技术涉及用于产生电能和/或机械能的膨胀式涡轮。优选但非唯一地，本专利技术涉及在优选借助蒸汽兰金循环或有机兰金循环(ORC)利用地热源的能量产生装置中使用的膨胀式涡轮。更详细地，本专利技术处于适于改变这种涡轮机的几何形状的方法和装置的范围内。
技术介绍
同一申请人的公开文献WO2012/143799示出了一种膨胀式涡轮，所述膨胀式涡轮包括：具有轴向入口和径向外周出口的固定壳体、安装在壳体内并且能够围绕相应的旋转轴线旋转的单个转子盘、安装在转子盘的前表面上并且围绕旋转轴线设置的多个环形系列的定子叶片、安装在壳体上并且朝向转子盘并且与定子叶片径向地交替的多个环形系列的转子叶片。公开文献WO2013/108099示出了用于使兰金循环中的有机流体膨胀的涡轮，所述涡轮设置有在径向上交替的转子叶片和定子叶片阵列。沿着向前方向实现在涡轮中提供蒸汽。在涡轮的第一部分中，沿着基本径向方向提供限定高压的第一膨胀工作流体。在第二部分中，沿着基本上轴向方向提供限定低压的第二膨胀工作流体。定子叶片由涡轮的外部壳体支撑。涡轮机通常特征在于入流流体的状态(压力和温度)，入流流体的状态与离开时的同一流体的状态不同。在如上述的膨胀式涡轮(驱动涡轮机)中，与离开时相比，入流流体具有更高的压力和温度。在工作涡轮机中，相反的是入口压力和温度低于输出时的压力和温度。已知具有可变几何形状的涡轮机，所述涡轮机适于允许以不同的压力和温度条件操作(这种涡轮机允许多种不同的操作曲线)。已知文献DE3844189示出了设置在配置有可动装置叶片的径向扩散器的出口处的离心径向压缩机。特别地，扩散器包括主固定叶片和可动叶片。可动叶片可以被适当的引导件引导而平行于轮廓线地平移。已知文献US5454225示出了一种包括环形管道的涡轮压缩机的排出涡轮，所述环形管道围绕转子并且具有带引导翼片的入口端口。引导翼片包括用于调节通道横截面并且控制入流流动的可动部分。已知文献US4403914示出了一种可用于涡轮发动机中的具有可变几何形状的装置。涡轮发动机包括支撑外壳、包含在外壳中的转子、形成环形通道的一对互相间隔开的壁，所述环形通道径向地延伸并且在一端朝向转子打开。嵌入的环形通道形成在壁之一中，环安装在这种环形通道中并且能够在缩回位置和伸出位置之间移动，在缩回位置中环缩回至环形通道内，在伸出位置中环突出进入环形通道中并且以可变方式限制环形通道。多个叶片固定至环、延伸通过环形通道、并且可滑动地收纳在形成于另一壁内的狭槽中。文献US3,378,229示出了一种径向离心式涡轮，所述径向离心式涡轮在轴向入口处设置有可以围绕相应的轴线旋转以便在设计条件之外操作的多个入口喷嘴。文献US3,639,075示出了一种设置有入口引导翼片的径向流动压缩机，所述入口引导翼片可通过使其围绕自身的轴线旋转而进行调节。
技术实现思路
在这种情况下，申请人已经察觉到需要通过使得上述径向离心式涡轮机更灵活且更安全而改进上述径向离心式涡轮机。特别地，申请人已经设定了下列目标：■实现一种装置，所述装置允许独立于机器入口处的压力和温度状况地调节径向离心式涡轮机的质量流率，以使得机器的性能更好地适于处理/循环的装载(优化了涡轮机及其所在的发电站的性能)；■实现一种专用于在出现紧急停止请求时以有效且快速的方式停止径向离心式涡轮机的安全系统，以这样的方式消除了已知涡轮机中存在并且通常置于入口管路上的开/关隔断阀(增大了涡轮机以及整个发电站的安全性)；■构想一种构造成用于实现上文所列目标的装置，所述装置同时结构简单且可靠，并且其维修简单方便；■构想一种构造成用于实现上文所列目标的装置，所述装置对入流流体流具有最小的可能影响。申请人已经发现通过在径向离心式涡轮机的轴向入口处集成调节装置可以实现上述目的和其它目的，所述调节装置包括具有受控的轴向和/或旋转运动的环形部件、能够改变位于涡轮机内且与其第一径向内部台阶相邻的径向环形通道和/或能够改变由上述第一径向内部台阶的定子叶片限定的通道部分。特别地，通过根据一个或多个随附权利要求和/或根据一个或多个下列方面的径向离心式涡轮机基本上实现了所述目的和其它目的。在本说明书和随附权利要求中，形容词“轴向的”旨在限定平行于涡轮机的旋转轴线“X-X”指向的方向。形容词“径向的”旨在限定从旋转轴线“X-X”正交地延伸的如射线指向的方向。更具体地，本专利技术涉及一种径向离心式涡轮机，包括：固定的壳体；转子盘，转子盘安装在所述壳体内并且能够在壳体内围绕相应的旋转轴线旋转；转子叶片环，所述转子叶片环安装在转子盘的前表面上且与旋转轴线共轴，其中转子叶片从转子盘的前表面轴向地突出；定子叶片环，所述定子叶片环相对于转子叶片环径向靠内并且同心，其中定子叶片在壳体和转子盘的所述前表面之间轴向地延伸，其中定子叶片之间限定有通道部分；其中壳体具有相对于定子叶片环径向靠内的轴向入口；调节装置，所述调节装置在轴向入口处操作地起作用；其中调节装置包括：环形部件，所述环形部件限定了位于所述轴向入口处的至少一个用于流体的径向内部通道，其中环形部件的前表面和壳体的抵接表面之间限定径向环形通道；至少一个致动器，所述致动器连接至环形部件，并且构造成轴向移动所述环形部件和/或使所述环形部件围绕旋转轴线(X-X)按照预定角度旋转，以改变径向环形通道和/或通道部分；传动轴，所述传动轴与旋转轴线共轴、与环形部件集成并且操作地连接至致动器。转子叶片环连同相应的定子叶片环形成径向离心式涡轮机的径向台阶。在一些实施例中，涡轮机具有单个径向台阶。在其它实施例中，涡轮机具有径向上连续设置的多个同心径向台阶。在一些实施例中，除了径向台阶之外，径向离心式涡轮机包括位于转子盘的径向外周区域处并且相对于工作流体的路径位于径向台阶的下游的至少一个辅助轴向台阶。优选地，所述至少一个辅助轴向台阶包括径向地指向并且安装在壳体上的多个辅助定子叶片、以及径向地指向并且放置在定子叶片的下游的多个辅助转子叶片。优选地，辅助轴向台阶的辅助转子叶片安装在转子盘上并且远离所述转子盘地径向延伸。在一些实施例中，涡轮机是涡轮。在其它实施例中，涡轮机是压缩机。本专利技术还涉及包括根据本专利技术的径向离心式涡轮机的用于产生电能的发电站。优选地，发电站是ORC(有机兰金循环)类型的并且利用地热源的能量作为能源。在一些实施例中，环形部件能够在轴向和旋转致动器命令时旋转运动和轴向运动。在一些实施例中，环形部件仅可以在轴向致动器命令时轴向运动。在一些实施例中，环形部件仅可以在旋转致动器命令时旋转运动。在一个方面中，环形部件如同活塞可轴向移动直至用于阻塞流体流动通过涡轮机的闭合结构。优选地，在所述闭合结构中，环形部件/活塞的前表面抵靠壳体的抵接表面放置，并且径向环形通道闭合。优选地，在环形部件的前表面和壳体的抵接表面之间插置至少一个密封件(例如环形垫圈)，所述密封件与旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种径向离心式涡轮机，包括：固定的壳体(6)；转子盘(2)，所述转子盘安装在壳体(6)中并且能够在壳体(6)中围绕相应的旋转轴线(X‑X)旋转；转子叶片(3’)环，所述转子叶片安装在转子盘(2)的前表面(4)上并且与旋转轴线(X‑X)共轴，其中转子叶片(3’)从转子盘(2)的前表面(4)轴向地突出；定子叶片(13’)环，所述定子叶片环相对于转子叶片(3’)环径向靠内并且同心，其中定子叶片(13’)在转子盘(2)的前表面(4)和壳体(6)之间轴向地延伸，其中定子叶片(13’)之间限定通道部分(52)；其中，壳体(6)具有轴向入口(12)，所述轴向入口相对于定子叶片(13’)环径向靠内；调节装置(25)，所述调节装置在轴向入口(12)处操作地起作用；其中调节装置(25)包括：环形部件(26)，所述环形部件限定至少一个用于流体的径向内部通道(28)，所述环形部件(26)位于所述轴向入口(12)处，其中环形部件(26)的前表面(30)和壳体(6)的抵接表面(35)之间限定径向环形通道(15)；至少一个致动器(46)，所述至少一个致动器连接至环形部件(26)并且构造成轴向地移动环形部件(26)和/或使所述环形部件围绕旋转轴线(X‑X)按照预定角度旋转，以改变径向环形通道(15)和/或通道部分(52)；传动轴(39)，所述传动轴与旋转轴线(X‑X)共轴、与环形部件(26)集成并且操作地连接至致动器(46)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.13 IT MI2015A0002111.一种径向离心式涡轮机，包括：固定的壳体(6)；转子盘(2)，所述转子盘安装在壳体(6)中并且能够在壳体(6)中围绕相应的旋转轴线(X-X)旋转；转子叶片(3’)环，所述转子叶片安装在转子盘(2)的前表面(4)上并且与旋转轴线(X-X)共轴，其中转子叶片(3’)从转子盘(2)的前表面(4)轴向地突出；定子叶片(13’)环，所述定子叶片环相对于转子叶片(3’)环径向靠内并且同心，其中定子叶片(13’)在转子盘(2)的前表面(4)和壳体(6)之间轴向地延伸，其中定子叶片(13’)之间限定通道部分(52)；其中，壳体(6)具有轴向入口(12)，所述轴向入口相对于定子叶片(13’)环径向靠内；调节装置(25)，所述调节装置在轴向入口(12)处操作地起作用；其中调节装置(25)包括：环形部件(26)，所述环形部件限定至少一个用于流体的径向内部通道(28)，所述环形部件(26)位于所述轴向入口(12)处，其中环形部件(26)的前表面(30)和壳体(6)的抵接表面(35)之间限定径向环形通道(15)；至少一个致动器(46)，所述至少一个致动器连接至环形部件(26)并且构造成轴向地移动环形部件(26)和/或使所述环形部件围绕旋转轴线(X-X)按照预定角度旋转，以改变径向环形通道(15)和/或通道部分(52)；传动轴(39)，所述传动轴与旋转轴线(X-X)共轴、与环形部件(26)集成并且操作地连接至致动器(46)。2.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，环形部件(26)在轴向和旋转致动器(46)命令时能够旋转运动和轴向运动。3.根据权利要求1或2所述的涡轮机，其中，环形部件(26)能够轴向地移动至用于阻塞流体流动通过涡轮机(1)的闭合结构，其中，在所述闭合结构中，环形部件(26)的前表面(30)抵靠壳体(6)的抵接表面(35)地放置，优选在插置密封件(32)的情况下抵靠壳体的抵接表面地放置，并且径向环形通道(15)被闭合。4.根据权利要求3所述的涡轮机，其中，环形部件(26)能够在径向环形通道(15)完全打开的结构(a)和所述闭合结构(b)之间移动，在所述完全打开的结构中，环形部件(26)的前表面位于离壳体(6)的抵接表面(35)距离最大的位置处。5.根据权利要求4所述的涡轮机，其中，环形部件(26)能够停止在介于完全打开的结构(a)和闭合结构(b)之间的任意中间位置(c)处。6.根据权利要求3、4或5所述的涡轮机，其中，调节装置(25)包括安全装置，所述安全装置构造成使环形部件(26)在紧急情况下进入闭合结构中。7.根据权利要求6所述的涡轮机，其中，安全装置包括弹性器件(47)，所述弹性器件构造成朝向抵接表面(35)推动环形部件(26)并且将环形部件推入闭合结构中；其中，致动器(46)与所述弹性器件(47)相反地轴向作用。8.根据权利要求7所述的涡轮机，其中，弹性器件(47)是...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·里齐，C·斯帕达奇尼，
申请(专利权)人：埃克塞基股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT