[发明专利]用于生成动态轴向推力以平衡径向旋转机械的总轴向推力的装置

说明书

用于径向旋转机械的叶轮组件(2)包括叶轮的带叶片的轮毂部分(4)，该带叶片的轮毂部分(4)具有第一径向向外面对的流体偏转表面(11)，该表面(11)具有设计成将轴向流体流偏转为径向离心流的弯曲外形，且包括偏转器部分(3、14)，该偏转器部分(3、14)具有第二径向向外面对的流体偏转表面(12、13)。第二径向向外面对的表面(12、13)具有设计成将径向向心流体流(28、29)偏转为轴向流体流(26、25)的弯曲外形。

技术领域

本发明涉及径向旋转机械，如离心压缩机或单级流体膨胀器。

背景技术

一般来说，径向旋转机械可为用于处理流体流的旋转机械，该流体流被迫使至少沿流动路径的部分径向地流动。

径向旋转机械是用于处理流体流的旋转机械，其中流体流至少沿部分流动路径径向地发生。径向旋转机械可例如为离心压缩机。

离心压缩机或单级膨胀器是径向旋转机械：它们包括带叶片的叶轮，该带叶片的叶轮设计成迫使流体远离旋转机械的轴线径向地流动。

这些叶轮经受轴向力，该轴向力可为两种类型：

所谓的静态轴向力，其由轮的上游侧与下游侧之间的流体压力差生成，

和所谓的动态轴向力，其是施加于流体的动量变化的结果，该流体轴向地流入叶轮中并径向地流出轮。

这些轴向力通常由平衡鼓系统部分地平衡，且由轴向推力轴承，例如由油轴承部分地平衡。

在所述平衡鼓系统中，至少平衡鼓部件围绕与叶轮相同的轴组装。该平衡鼓部件包括两个径向地延伸表面，这两个径向地延伸表面面对相反的轴向方向，且径受不同的流体压力。

这些平衡鼓系统通常被调节以抗衡静态轴向力。

根据它们的设计，平衡鼓系统有时也可抗衡动态轴向力中的一部分。轴向力的剩余部分然后必须利用轴向推力轴承抗衡。轴向推力轴承可为不同类型的。油轴承能够耐受高负荷，但它们必须被供给润滑油，这在海底应用中可为障碍，由于系统缺乏可接近性，或在医疗应用中可为障碍，在这些应用种不可容忍由油引起的污染。

取决于推力轴承可耐受的最大轴向力，且取决于轴向力的未被平衡鼓抗衡的部分，机械的流体通过量必须被限制到如下值，该值通常低于由径向旋转机械的其他参数所施加的最大通过量。

发明内容

本发明目标是提出一种叶轮机械，其保证更好的轴向力补偿，因此使得能够使用仅为磁力形式的轴承。本发明的另一目标是降低系统的整体长度和质量。

为了该目的，根据本发明的用于径向旋转机械的叶轮组件包括叶轮的带叶片的轮毂部分，该带叶片的轮毂部分具有第一径向向外面对的流体偏转表面，该表面具有设计成将轴向流体流偏转为径向离心流的弯曲外形。叶轮组件包括偏转器部分，该偏转器部分具有第二径向向外面对的流体偏转表面。第二径向向外面对的表面具有设计成将径向向心流体流偏转为轴向流体流的弯曲外形，且考虑轴向流体流的方向，置于第一径向向外面对的表面的轴向下游。第一径向向外面对的表面支承带叶片的轮毂部分的多个叶片。

根据本发明，用于处理流体的径向旋转机械包括附接到相同轴的一个或更多个叶轮，它们各自具有带叶轮的轮毂部分，各带叶轮的轮毂部分包括第一径向向外面对的流体偏转表面，该表面具有设计成将轴向流体流偏转为径向离心流的弯曲外形。该机械还包括：

-护罩，其围绕各轮毂部分组装，以便截留到达带叶片的轮毂部分的轴向流体流且迫使流体流沿着第一向外面对的表面，

-定子，其包括引导通路，该引导通路用于来自护罩与第一向外面对的表面之间的流体，通路在各叶轮之后包括离心扩散器部分，离心扩散器部分之后跟着弯头，然后跟着向心返回通道部分。