涡轮机制造技术

一种涡轮机转子组件，包括：一体式主体，包括至少一个用于将流体引入转子组件的入口；以及多个流动通道，其延伸穿过一体式主体并终止于出口部分，所述至少一个入口与多个流动通道中的每一个流体连通。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮机
本专利技术涉及利用工作流体产生旋转能量的涡轮机组件和系统。
技术介绍
传统涡轮机的基本操作是：膨胀气体或加压流体，例如蒸汽流或加压液体(统称为工作流体)，被引导到安装在鼓或轴周围的叶片或叶片组上。工作流体进入涡轮室，在那里它撞击在围绕中心轴安装的涡轮机叶片上，使轴旋转并提供有用功。涡轮轴的功用于驱动诸如可以联接到所述轴的发电机的装置。所述轴通常安装在水平轴上的密封润滑轴承中，需要对该密封润滑轴承冷却以避免润滑失效。未用于轴功的能量在排气中作为废工作流体中的废热排出，因此它们具有高温或高速。高压工作流体的运动和叶片式涡轮机的高速旋转产生大量噪音。目前使用的另一种类型的涡轮机是纯反应涡轮机，其中转子主体围绕固定工作流体入口安装，该固定工作流体入口居中地位于旋转涡轮机头部内的通道中。转子主体设置有外围安装的喷嘴，其与转子主体内的流动通道流体连通。工作流体通过中心安装的固定工作流体入口引入这种类型转子的通道中，并且工作流体流过转子主体并流出周边安装的喷嘴。喷嘴的方向使得排出的高压工作流体引起转子的推力和旋转。与传统的叶片式涡轮机一样，转子通常联接到轴上，以便提取可用的轴功。关于上述涡轮机和转子中的每一个的主要问题之一是与涡轮机和转子相关联的轴，无论轴是传统涡轮机中的涡轮机叶片的中心安装轴还是纯反应涡轮机的固定工作流体通道入口，都必须以这样的方式支撑所述轴，使得所述轴或转子能够旋转并且存在不允许工作流体逸出的低摩擦支撑机构。(i)在传统涡轮机的情况下轴或及其支撑件之间或(ii)纯反应涡轮机的转子和固定工作流体通道入口之间，由于摩擦引起的功输出的损失可能很大。另外，用于上述两种涡轮机的工作流体仅限于一种工作流体。两种类型的涡轮机的另一个问题是与湍流运动相关的噪声发射，超声波流动和工作流体对涡轮机叶片的冲击以及对于传统轴向类型涡轮机的涡轮机叶片运动或纯反应涡轮机的超声波流动，以及转子臂运动。另一个问题是，特别是对于纯反应涡轮机的固定工作流体入口和转子配置，工作流体入口和转子需要彼此密封以防止或至少减少由于除了周边安装的喷嘴之外的方式导致的来自转子的入口工作流体损失，这种入口工作流体损失会降低涡轮机效率。可以实现这一点的一种方式是通过旋转轴承和密封构件的复杂的多部件布置。上述涡轮机的轴承旋转密封结构需要频繁的维护间隔。两种类型的涡轮机在给定的工作流体的温度和压力下具有有限的设计转速，并且对于传统涡轮机在不改变叶片配置或尺寸或在纯反应的情况下不改变相对于涡轮机转子臂配置或尺寸的情况下不能调节转速。将清楚地理解，如果在此提及现有技术出版物，则对出版物的提及并不等于承认该出版物构成澳大利亚或任何其他国家的本领域公知常识的一部分。
技术实现思路
本专利技术涉及一种涡轮机，其可至少部分地克服上述缺点中的至少一个或为消费者提供有用或商业的选择。鉴于前述内容，本专利技术以一种形式广泛地涉及涡轮机转子组件，涡轮机转子组件包括一体式主体，至少一个入口，用于将流体引入转子组件；以及多个流动通道，延伸通过一体式主体并终止于出口部分；所述至少一个入口与所述多个流动通道中的每一个流体连通，以允许通过所述至少一个流体入口进入所述主体的至少一部分流体流入每个所述流动通道。本专利技术的涡轮机转子组件设计成中速、中扭矩转子组件，其在用于发电时具有特定应用。本专利技术的涡轮机转子组件的主要优点之一是由于涡轮机的特征，它不需要减速齿轮来操作交流发电机。转子组件设计成能够旋转并且优选地与轴相关联，以便产生可用于发电的可用功。转子组件优选地通过磁性联结器或类似类型的联结器与轴相关联。在本专利技术的上下文中，术语“中速”优选地意指高于100转/分钟并且更接近6000转/分钟。假设转子组件的中速旋转以及可能发生破坏或损坏，则会发生轴承故障，则本组件的中速转子通常在封闭的壳体内使用，因此使用优选的磁性联结器来将高速转子与轴相关联用于输出可用功。优选的是，本专利技术的中速涡轮机转子组件由工作流体驱动，并且优选的流体是制冷剂或类似的可压缩和可液化的蒸汽。优选的工作流体通常通过入口提供给转子组件，通过转子中的流动通道并且从转子中限定的会聚和发散出口离开，以便驱动涡轮机转子的中速旋转。本专利技术的涡轮机也可以使用非共沸流体混合物进行操作。本专利技术的中速转子包括具有多个流动通道的主体，每个流动通道终止于出口会聚-发散部分。涡轮机转子组件包括：一体式主体，具有至少一个入口，用于将流体引入转子组件；以及多个流动通道，延伸通过一体式主体并终止于出口部分，所述至少一个入口与多个流动通道中的每一个流体连通。优选的是，当在一个取向上观察时，主体基本上是圆形的，而当在垂直取向上观察时，主体基本上是圆锥形或部分圆锥形(截头圆锥形)。特别优选的是，主体的形状为截头圆锥形，但是是具有弧形腰部的钟形，而不是真正圆锥形的基本上平坦的腰部。在优选实施例中，多个流动通道的出口部分通常设置在主体唇缘的横向侧边缘上。出口部分优选地基本上与唇缘相切地定向，以便在优选的工作流体或气体离开出口部分时产生旋转力。出口部分优选地包括会聚-发散喷嘴，以便产生所需的切向推力并使转子旋转。各个流动通道的出口部分通常均匀地交错或彼此略微偏移，以便驱动旋转。优选的是，出口部分彼此共面，以便以平衡的方式驱动旋转，其中大部分(如果不是全部)驱动力施加在同一平面中以便产生最大旋转速度。优选地，所述多个流动通道中的每一个将至少部分地从主体的邻近入口的部分螺旋延伸到优选地设置在主体唇部的横向侧边缘上的多个流动通道的出口部分。优选地，流动通道将各自从主体的邻近优选的基本上圆锥形或截头圆锥形主体的入口的一部分朝向外围唇缘延伸，但随着流动通道朝向外围唇缘延伸而成弧形或弯曲状远离入口，使得流动通道的末端基本上相对于唇缘切向地定向。所有流动通道通常沿相同方向延伸穿过主体。优选地，形成在主体中的多个流动通道围绕主体等距间隔开。优选地，将在本专利技术的转子组件中提供偶数个流动通道。通常，在转子组件中将限定5至15个流动通道，但是所提供的流动通道的数量通常将取决于转子组件的尺寸，其中较大的转子组件包括比较小的转子组件更多的流动通道。多个流动通道优选地是弧形的，以便将进入转子组件的轴向流动转换成径向流动，以提供转子组件的旋转。优选的是，每个流动通道是连续的弧形，优选地在其长度上具有基本均匀的尺寸并且没有障碍物，也没有其他引起压头损失的形状，例如孔或任何漩涡或产生干扰的形状。从入口到流动通道到喷嘴的流动应尽可能接近理想的层流。进一步优选的是，至少一个，通常多个开口设置在主体中，从主体的下壁延伸，以接收一个或多个紧固件，以将磁性联结器附接到主体。优选地，附接开口设置在相邻的流动通道部分之间或更优选地设置在每个第二相邻的流动通道部分之间。在具有5个或更多个流动通道的特别优选的实施例中，将提供四个附接开口，每个附接开口用于延伸到主体中的细长紧固件。主体的下壁可以与主体的优选弧形腰部基本同心地延伸，以便最小化用于形成主体的材料的量，从而减小主体的重量。如果需要，可以在主体上提供一个或多个较厚的部分以为主体提供强度。如上所述，主体优选地由可以烧结或3D打印的金属或弹性材料形成。流动通道可以穿过主体的内部体积进行内切或成形。可以使用诸如金属布线的加工工艺，例如数控机床，但是形成主体的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮机转子组件，包括：一体式主体，包括至少一个入口，用于将流体引入转子组件；以及多个流动通道，延伸通过所述一体式主体并终止于出口部分，所述至少一个入口与所述多个流动通道中的每一个流体连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.20 AU 20169052701.一种涡轮机转子组件，包括：一体式主体，包括至少一个入口，用于将流体引入转子组件；以及多个流动通道，延伸通过所述一体式主体并终止于出口部分，所述至少一个入口与所述多个流动通道中的每一个流体连通。2.根据权利要求1所述的涡轮机转子组件，其与轴相关联，以便产生用于发电的可用功。3.根据权利要求1所述的涡轮机转子组件，其通过附接到所述转子组件的磁性联结器与所述轴相关联，并且所述涡轮机转子组件与附接到所述轴的磁性联结器磁性地相关联。4.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机转子组件，其中，所述涡轮机转子组件由工作流体驱动。5.根据权利要求4所述的涡轮机转子组件，其中，所述工作流体是可压缩和可液化的蒸汽。6.根据权利要求4所述的涡轮机转子组件，其中，所述工作流体是非共沸流体混合物。7.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机转子组件，其中，当在一个取向上观察时，所述主体基本上是圆形的，而当在垂直取向上观察时，所述主体基本上是圆锥形或截头圆锥形的。8.根据权利要求1至6中任一项所述的涡轮机转子组件，其中，当在一个取向上观察时，所述主体基本上是圆形的，而当在垂直取向上观察时，所述主体是钟形的，具有弧形腰部。9.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机转子组件，其中，所述多个流动通道中的每一个的相应的出口部分设置在所述主体的唇缘的横向侧边缘上，基本上与所述唇缘相切地定向以便当工作流体离开所述出口部分时产生旋转力。10.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机转子组件，其中，所述相应的出口部分包括会聚-发散喷嘴，以便产生切向推力并使所述转子旋转。11.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机转子组件，其中，相应的出口部分彼此共面以产生最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·埃尔萨弗提，
申请(专利权)人：CI企业私人有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU