[发明专利]径向离心式涡轮机

说明书

技术领域

本发明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。本发明应用于驱动涡轮机(涡轮)和工作涡轮机(压缩机)。优选但非唯一地，本发明涉及膨胀式涡轮。优选但非唯一地，本发明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，本发明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，本发明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。

背景技术

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。

发明内容

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。