[发明专利]轴向推力平衡装置

权利要求书

1.一种轴向推力平衡装置，所述轴向推力平衡装置包括：

壳体；

至少一个叶轮，所述至少一个叶轮固定于可旋转地位于所述壳体内的旋转轴，所述至少一个叶轮和旋转轴受到由轴向推力引起的轴向位移；

推力补偿机构，所述推力补偿机构区别于与固定于所述旋转轴的所有叶轮并与所有叶轮分开，所述推力补偿机构包括：

第一段，所述第一段纵向且可旋转地固定在所述旋转轴上并与所述旋转轴同轴；和

第二段，所述第二段围绕所述旋转轴，同时纵向固定于所述壳体；

所述第一段和所述第二段中的一者是凸形段，所述凸形段具有第一圆柱形外表面，所述第一圆柱形外表面由第一圆形前导边缘终止；

所述第一段和所述第二段中的另一者是凹形段，所述凹形段包括第一圆柱形通道，所述第一圆柱形通道在所述凹形段的前表面处由第一圆形开口终止，所述第一圆形开口的直径大于所述凸形段的所述第一圆形前导边缘的直径，

当所述旋转轴没有轴向位移时，所述凸形段的所述第一圆形前导边缘靠近所述凹形段的所述第一圆形开口而不进入所述凹形段的所述第一圆柱形通道，从而在所述凸形段的所述第一圆形前导边缘和所述凹形段的所述第一圆形开口之间形成第一压力释放间隙，通过所述第一压力释放间隙，加压流体能够从高压区域流向第一低压区域，从而通过所述加压流体将与所述轴向推力相反的轴向补偿力施加到所述第一段，

所述第一压力释放间隙的尺寸由于所述轴向位移减小，使得当所述轴向推力和轴向位移增加时所述轴向补偿力增加，并且因此减小所述压力释放间隙的尺寸；

其中所述轴向推力平衡装置还包括推力减小鼓机构，所述推力减小鼓机构构造成抵抗但不消除所述轴向推力，所述推力减小鼓机构包括圆柱形鼓部分，所述圆柱形鼓部分构造成在非旋转通道内并且相对于所述非旋转通道旋转，在所述推力减小鼓机构和所述非旋转通道之间形成的径向间隙，所述径向间隙的径向间隙尺寸与所述轴向位移无关，所述推力减小鼓机构纵向固定于所述旋转轴，未通过所述推力减小鼓机构补偿的残余轴向推力由所述推力补偿机构调节。

2.根据权利要求1所述的轴向推力平衡装置，其中所述轴向推力平衡装置是压缩机。

3.根据权利要求1所述的轴向推力平衡装置，其中所述轴向推力平衡装置是涡轮机。

4.根据权利要求1所述的轴向推力平衡装置，其中所述轴向推力平衡装置是涡轮泵。

5.根据权利要求4所述的轴向推力平衡装置，其中所述轴向推力平衡装置是多级涡轮泵。

6.根据权利要求4所述的轴向推力平衡装置，其中所述凹形段构造成填充有通过所述涡轮泵的叶轮泄漏的流体。

7.根据权利要求1所述的轴向推力平衡装置，其中所述第一低压区域是所述轴向推力平衡装置的流体入口区域。

8.根据权利要求1所述的轴向推力平衡装置，其中：

所述凸形段还包括第二圆柱形外表面，所述第二圆柱形外表面由第二圆形前导边缘终止，所述第二圆柱形外表面的直径小于所述第一圆柱形外表面，所述第二圆柱形外表面延伸至所述凹形段的所述第一圆柱形通道中；以及

所述凹形段还包括从所述第一圆柱形通道向内延伸的第二圆柱形通道，所述第二圆柱形通道在所述第一圆柱形通道处由第二圆形开口终止，所述第二圆形开口的直径小于所述第一圆形开口的直径，所述第二圆形开口的直径大于所述凸形段的所述第二圆形前导边缘的直径；

当所述旋转轴没有轴向位移时，所述凸形段的所述第二圆形前导边缘靠近所述凹形段的所述第二圆形开口而不进入所述凹形段的所述第二圆柱形通道，从而在所述凸形段的所述第二圆形前导边缘和所述凹形段的所述第二圆形开口之间形成第二压力释放间隙，通过所述第二压力释放间隙，所述加压流体能够从所述第一低压区域流向第二低压区域，所述第二低压区域的流体压力低于所述第一低压区域的流体压力，所述第二压力释放间隙的尺寸通过所述轴向位移减小：

其中，当所述加压流体从所述高压区域流向所述第二低压区域时，所述加压流体依次穿过所述第一压力释放间隙和所述第二压力释放间隙。

9.根据权利要求1所述的轴向推力平衡装置，其中所述凸形段的直径小于固定于所述旋转轴的所有所述叶轮的直径。