[发明专利]膨胀透平

说明书

技术领域

本发明涉及一种膨胀透平，其具有至少一个借助于推力轴承支承的透平转子。

背景技术

很久以来，膨胀透平被用于在过程技术的气体例如氢、氦、氮等中制冷。在此，通过待减压的过程气体的有损耗的气体减压以及流动力到透平转子的旋转运动的转化而将热功率从过程气体中带走。待减压的过程气体在这个过程中在透平级中被冷却。

对于膨胀透平的支承存在不同的结构形式。被气体动压支承的膨胀透平具有一个气体轴承，该气体轴承不需要外部的、用于运行的气体轴承供给装置。仅为了起动和关闭需要暂时地供给轴承气体。在被气体动压支承的膨胀透平中为了支承透平轴使用了向心轴承和推力轴承。在此，推力轴承装置的中心功能元件是推力轴承盘，该推力轴承盘承受在透平轴上沿透平方向并且沿反方向的轴向推力。

下面借助于在图1a和1b中所示的实施例详细说明所述类型的膨胀透平及其推力轴承装置。在此，图1a和1b示意性示出该实施例的侧面剖视图。

图中示出一个上部的推力轴承3以及一个下部的推力轴承4。这些推力轴承3和4用于接收与透平轴1连接的推力轴承盘2。推力轴承盘2一方面与推力轴承3一起并且另一方面与推力轴承4一起分别构成两个轴承作用面配对。这些轴承作用面配对的任务是，接收所述在两个可能的方向上沿着透平轴1的旋转轴线的轴向推力。

实际的支承区域位于推力轴承盘2的内部区域内的透平轴1的杆附近的轴承作用面中。所述轴承作用面的外部区域首先将气体由外向内输送到轴承区域中。承载能力最高的区域在图1a中用圆圈5标识。

如果现在出现高的圆周速度，推力轴承盘2的轴承作用面如图1b所示地那样在绝对长度上弹性凹下若干微米地变形。这个不期望的、弹性凹下的变形由于以下原因使得推力轴承的承载能力减小，即：

承载能力基本上是由从转子(推力轴承盘2)到定子(推力轴承3或者推力轴承4)的轴承作用面对之间的距离确定的。所述从转子至定子的轴承作用面之间的距离在运行状态中仅为几个微米。原则上，这些轴承作用面的可能调节出的距离越小，推力轴承的承载能力就越大。转子上的轴承作用面的弹性凹下的变形使得这些轴承作用面之间的可能调节出的距离减小。在转子外边缘(推力轴承盘2)上的弹性变形使得相对于定子(推力轴承3或者推力轴承4)的最小可能的距离增大，因为否则在这些轴承作用面的距离太小时将发生转子和定子的碰撞。在此：承载能力随着转子和定子的轴承作用面的距离变大而减小。

随着转速的提高，透平转子1的潜在的不平衡导致推力轴承盘2的摆动运动的增大。该摆动运动由于在外边缘上的不利的弹性凹下的变形而增大了碰撞危险并且减小了推力轴承盘2上的轴承作用面。

此外，推力轴承盘2的弹性凹下的变形对推力轴承装置的工作方式一一即一个由外向内进行泵送的、具有横截面变窄部的几何单元和具有压力建立的延迟流动——有反作用。

由于存在的结构的所列举的特性，在较高转速的情况下对于推力轴承不能充分利用轴承作用面的潜力和功能性。

发明内容

本发明的目的是，给出一种所述类型的膨胀透平，其具有至少一个借助于推力轴承支承的透平转子，该膨胀透平避免了上述缺点。

为了解决该目的，提出了一种膨胀透平，其具有至少一个借助于推力轴承支承的透平转子，该膨胀透平的特征在于，推力轴承的推力轴承盘以推力轴承轴(Axiallagerspindel)的形式构成。

根据本发明的膨胀透平的另一有利的构型，所述推力轴承盘基本上设置在透平轴或者透平转子的总长度的中心。

附图说明

图1a和1b示意地示出现有技术的膨胀透平及其推力轴承装置的侧面剖视图，

图2a和2b示意地示出本发明的膨胀透平及其另外的构型的侧面剖视图。

具体实施方式

下面借助于在图2a和2b中示出的实施例详细解释本发明的膨胀透平及其另外的构型。图2a和2b在此示意地示出该实施例的侧面剖视图。

图中再次示出一个上部的推力轴承3以及一个下部的推力轴承4，它们用于接收与转子轴1连接的推力轴承盘2′，根据本发明，该推力轴承盘以推力轴承轴的形式构成。承载能力最高的区域在图2a中同样用圆圈5标识。

如果现在出现高的圆周速度，那么同样导致推力轴承盘2′的轴承作用面的弹性变形并且由于所述主轴形式而在绝对长度上凸出地变形若干微米，如在图2b中所示的那样。但是弹性凸出的变形现在由于如下原因提高了该推力轴承的承载能力，即：