一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置的制作方法

本发明属于单工质循环发动机领域，尤其是涉及一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置。

背景技术：

1、在动力机械研发领域中，超临界二氧化碳布雷顿循环发动机等单工质循环装置在近年来得到了较为广泛的关注。在单工质循环发动机中，循环工质的泄漏流动，特别是循环工质由压气机端经由转轴与壳体间隙向涡轮端的大量泄漏，会导致部分工质不能完成完整循环过程，进而在很大程度上影响工质循环效率、降低装置的动力输出水平。而迷宫密封等常规结构，受超临界单工质循环高压差、高转速以及超临界流体物理特性等因素的影响，并不能充分降低单工质循环发动机的间隙泄漏流量。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置，以解决现有技术循环工质由压气机端经由转轴与壳体间隙向涡轮端的大量泄漏，会导致部分工质不能完成完整循环过程的问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置，包括涡轮和压气机本体，涡轮和压气机本体外部设置壳体，涡轮轴连接至压气机本体上，且涡轮轴与壳体之间设有缝隙，所述缝隙为泄漏流动发生间隙，泄漏流动发生间隙处所对应位置，根据原泄漏流量于涡轮轴局部添设叶片，利用涡轮轴带动叶片旋转驱动间隙内流体进行逆原泄漏方向的平衡流动以平衡泄漏流量。

4、进一步的，所述涡轮轴外围沿轴向布设若干叶片。

5、进一步的，所述每个叶片均位于缝隙内或每个叶片均位于缝隙外。

6、进一步的，所述叶片位于缝隙内、缝隙外或缝隙内和缝隙外的过渡区间。

7、进一步的，所述若干叶片的外径均相同，每个叶片外围不接触壳体内壁。

8、进一步的，所述叶片包括若干片体，且片体沿涡轮轴外围径向均布。

9、进一步的，所述片体轮廓为直列、弯、扭、掠和复合弯扭中的任意一种。

10、进一步的，所述每个叶片中的片体的叶高流向变化趋势为单增、单减、不变或先增后减的任意一种。

11、进一步的，所述每个叶片中的多个片体的叶高流向变化趋势为单增、单减、不变和先增后减中的任意两种或任意三种组合。

12、相对于现有技术，本发明所述的一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置具有以下有益效果：平衡装置依据泄漏流量于间隙处在涡轮轴上增设叶片，在单工质循环发动机工作过程中由发动机转轴带动叶轮旋转，利用旋转叶轮驱动间隙内部分流体形成逆原泄漏方向的平衡流动，通过令平衡装置附近平衡流量与泄漏流量相同的方式在平衡装置附近构建动态环流，实现对单工质循环发动机间隙流量的有效平衡、实现对单工质循环发动机间隙实际泄漏流量的有效降低。

技术特征：

1.一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置，其特征在于：轴与壳体(5)之间设有缝隙，所述缝隙为泄漏流动发生间隙(2)，泄漏流动发生间隙(2)处所对应位置，根据原泄漏流量于轴局部添设叶片(3)，利用轴带动叶片(3)旋转驱动间隙(2)内流体进行逆原泄漏方向的平衡流动以平衡泄漏流量。

2.根据权利要求1所述的一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置，其特征在于：包括涡轮(1)和压气机(4)本体，涡轮(1)和压气机(4)本体外部设置壳体(5)，涡轮(1)轴连接至压气机(4)本体上，涡轮(1)轴与壳体(5)之间设有泄漏流动发生间隙(2)。

3.根据权利要求2所述的一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置，其特征在于：涡轮(1)轴外围沿轴向布设若干叶片(3)。

4.根据权利要求2所述的一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置，其特征在于：每个叶片(3)均位于缝隙内或每个叶片(3)均位于缝隙外。

5.根据权利要求2所述的一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置，其特征在于：叶片(3)位于缝隙内、缝隙外或缝隙内和缝隙外的过渡区间。

6.根据权利要求3所述的一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置，其特征在于：每个叶片(3)外围不接触壳体(5)内壁。

7.根据权利要求2所述的一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置，其特征在于：叶片(3)包括若干片体，且片体沿涡轮(1)轴外围径向布置。

8.根据权利要求7所述的一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置，其特征在于：片体轮廓为直列、弯、扭、掠和复合弯扭中的任意一种。

9.根据权利要求7所述的一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置，其特征在于：每个叶片(3)中的片体的叶高流向变化趋势为单增、单减、不变或先增后减的任意一种。

10.根据权利要求9所述的一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置，其特征在于：每个叶片(3)中的片体的叶高流向变化趋势为单增、单减、不变和先增后减中的任意两种或任意三种组合。

技术总结
本发明提供了一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置，涡轮轴与壳体之间设有缝隙，所述缝隙为泄漏流动发生间隙，泄漏流动发生间隙处所对应位置，根据原泄漏流量于涡轮轴局部添设叶片。本发明所述的一种回转式单工质循环间隙流量平衡装置，平衡装置依据泄漏流量于间隙处在涡轮轴上增设叶片，在单工质循环发动机工作过程中由发动机转轴带动叶轮旋转，利用旋转叶轮驱动间隙内部分流体形成逆原泄漏方向的平衡流动，通过令平衡装置附近平衡流量与泄漏流量相同的方式在平衡装置附近构建动态环流，实现对单工质循环发动机间隙流量的有效平衡、实现对单工质循环发动机间隙实际泄漏流量的有效降低。

技术研发人员：薛兴旭,丁占铭,张钊,王依宁,林森,庄丽
受保护的技术使用者：中国北方发动机研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5