流体机械和用于流体机械的导流元件的制作方法_2

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子的周向方向延展的导流元件以转子被可预定轴向宽度的导流元件包围的方式被设置在转子空间的内壁和转子之间的转子空间中。
[0025]这意味着,在最简单的情形中,根据本发明的导流元件是具有矩形或方形环剖面的环,并且特别优选地,相对于旋转轴线围绕导流元件的转子同心地布置。对于这点,尤其重要的是,流体机械的转子被根据本发明的导流元件包围,具体地也在入口唇缘区域中,其中,在现有技术中,流体中出现的湍流和/或出现的力通常特别强烈并且经历特别强烈的随时间变化的波动。
[0026]对此,应该注意到,对于涡轮机和栗两者,从构造角度和几何角度都以相同方式使用入口唇缘。
[0027]利用本发明,由此首次实现以下作用,S卩,一方面维持了因技术原因而通常必须的转子和内壁之间沿周向方向延展的自由空间的压缩和/或扩张,并且同时在另一方面,与现有技术相比显著减小了对转子的静态和动态力作用。此外,为了同时显著减少负面作用,诸如在转子空间中(特别地,也在入口唇缘区域中)出现的流体中的膨胀和湍流,从而使得,在一方面,实现转子、转子轴和转子轴的轴承处磨损较小。并且,在另一方面,显著提高流体机械的能效,从而使得更长的操作时间和更长的维修间隔成为可能,并因此显著节省成本,同时确保了尽可能环保地操作。
[0028]根据本发明的导流元件即具有以下结果,例如,当沿周向方向观看时,在转子的更靠近内壁的位置处,在操作状态下作用在转子上的力不会比转子相对于内壁具有更大间隔的不同位置的情形实质更大。换言之,作用在转子上的力更均匀地分布,并且在操作状态下作用在流体机械的转子处的力因此不会沿相应的周向方向显著增加,其中,通过根据本发明的导流元件,转子和内壁之间的间隔减小。
[0029]由于根据本发明的导流元件也在入口唇缘区域中包围转子,在该处,转子和内壁之间的间隔通常最小并且因此在现有技术中在流动流体中和/或流动流体和转子空间内壁之间产生特别强烈的相互作用和/或影响,显著减少同样作用在该处的力以及流体和内壁之间和/或流体和转子之间的湍流和负面相互作用。对于这点,减少损坏性相互作用不仅涉及沿周向方向作用在转子上的不同的强静态力,而且涉及作用在转子处的或多或少周期性的脉冲压力。
[0030]对于在实践根据本发明的流体机械时尤其有利的实施例来说,导流元件,如上所述地,被设计成可预定宽度的圆柱形流环的形式,该可预定宽度优选但未必近似对应于转子的轴向宽度。对于这点,导流元件,更具体地,圆柱形流环,形成为沿围绕转子的周向方向与旋转轴线相距可预定径向间隔。
[0031]尤其优选的,导流元件的剖面的至少一部分是矩形的,至少部分来说,和/或至少部分地是液滴形的,对于这点,可沿朝向转子的径向方向有利地减小导流元件的宽度,由此可能改进和/或优化围绕导流元件的流。因此,在栗情形中,沿朝向转子的径向方向减小导流元件的宽度,而在涡轮机情形中,沿远离转子的径向方向减小导流元件的宽度。自然可以理解,在某些情形中也可沿两个径向方向(这指的是沿朝向转子和远离转子的径向方向)同时减小导流元件的宽度,这可能对既用作栗也用作涡轮机的流体机械尤其有利,但是,根据结构类型,这可能对仅作为栗或仅作为涡轮机操作的流体机械有利。
[0032]对于这点,此外可能的是,导流元件不形成为压缩环,而是在导流元件处设置一个或多个具有可预定的相同或不同尺寸的贯穿流开口,所述开口可以例如大体沿径向方向和/或轴向方向和/或与径向方向横切地延伸,由此,根据流体机械的结构的特定类型,可以优化流体的流动并且进一步减少流体中损坏性的膨胀和湍流的形成。
[0033]在实践中,此外可能的是,沿轴向方向延伸的导流元件的边界表面具有结构表面,具体是沿周向方向延伸的周期性结构表面,其中,自然地类似的,沿径向方向延伸的导流元件的边界表面具有结构表面,具体是沿周向方向延伸的周期性结构表面,由此,同样地,基于流体机械的结构细节,可优化流体机械中流体的流动和/或损坏性的膨胀和湍流的形成。
[0034]为了优化流体流和/或为了进一步减少流体中损坏性的膨胀和湍流的形成,导流元件也可是多部分式导流元件,具体是包括至少两个径向交错的零部件的多部分式导流元件,特别地,两个零部件彼此同心。其中,自然地,在不同实施例中,导流元件替代性地或同时可以是多部分式导流元件,具体是包括至少两个沿轴向互相偏离的零部件的多部分式导流元件,并且特别地,两个轴向零部件彼此邻近布置。
[0035]为了将根据本发明的导流元件固定在壳体内部中,本领域普通技术人员可采用一全系列不同的可能方案。例如,导流元件可被固定到壳体处的附接元件上,其中,优选可设置多个附接元件。附接元件可具体是任何种类的合适的附接元件,例如同时焊接或螺旋接合到壳体和导流元件的连接板或杆,所述连接板或杆合适地形成并相对于流体机械中的流体流对齐,或者可以是本领域普通技术人员已知的任何其他种类的合适的附接装置。对于这点,附接元件被布置为平行于流体机械的旋转轴线,和/或其中附接元件可被布置为垂直于旋转轴线,和/或附接元件也可自然地被布置为与旋转轴线横切。对于这点,本领域普通技术人员已知可根据流体机械的特定构造设计有利地选择哪种附接。
[0036]为了理想地导引流体机械中的流体流和/或为了减少流体中的损坏性膨胀或湍流和/或为了改进在操作状态中起作用的力或力矩的分布,在优选实施例中,可以本身已知的方式在导流元件处设置导流叶片,其中,额外地或替代性地,显然也可在转子空间的内壁处设置壁导流叶片。对于这点,导流叶片可相对于导流元件沿朝向转子空间的内壁的径向方向以可预定径向倾角延伸,和/或导流叶片还可相对于导流元件沿朝向转子空间的内壁的轴向方向以可预定轴向倾角延伸。所有这些都是本领域普通技术人员从现有技术熟知的措施。
[0037]应该理解,根据本发明的流体机械具体也可是双流机,具体是双吸栗或双流涡轮机,和/或具有多个转子的多级流体机械。原则上,本发明的流体机械可以是在其中可有利地使用根据本发明的导流元件的任何流体机械。
[0038]此外,本发明还涉及用于本发明的流体机械的导流元件,其中,可根据本申请说明的实施例或根据其合适的结合来设计根据特定情形中的信息的导流元件。
[0039]下面将参照附图详细解释本发明。示意图中示出了:
图1是现有技术中已知的旋转栗;
图1a是根据本发明的旋转栗形式的流体机械的第一特定实施例;
图1b是根据图1a的沿剖面线1-1截取的剖面;
图1c是根据图1a的第二实施例,包括具有两个径向交错零部件的导流元件;
图1d是根据图1a的第三实施例,包括具有径向延伸的贯穿流开口的导流元件;
图1e是根据图1a的第三实施例,具有在导流元件处的导流叶片并具有壁导流叶片; 图1f是根据图1a的实施例,具有相对于旋转轴线倾斜地布置的导流元件;
图2a是根据本发明的简单涡轮机形式的流体机械的不同的特定实施例;
图2b是根据图2a的沿剖面线I1-1I截取的剖面;
图3a是根据本发明的具有轴向延伸结构表面的导流元件;
图3b是根据本发明的具有径向延伸结构表面的不同导流元件。
[0040]为了更好地理解本发明相对于现有技术的界定,图1涉及已知的旋转栗,在【背景技术】部分对其进行了详细的描述,因此在此部分不必再次论述。
[0041]下面将参照图1a和图1b以举例方式详细解释旋转栗形式的根据本发明的流体机械的第一特定实施例,其中,图1b示出了沿图1a的剖面线1-1截取的剖面。
[0042]图1a和图1b的根据本发明的流体机械(在下文中将总体由附图标记I表示)在本特定实施例中是包括转子2的旋转栗,转子2围绕旋转轴线A可旋转地被布置在流体机械I的壳体4的转子空间3中。对于这点,为了在流过栗的流体F的流动能和机械旋转能之间交换能量,经由转子毂区域中的转子2通过入口通道(为清楚起见而未示出)以下述方式将流体F供应到流体机械I的壳体4,即,流体F可与转子进行流动式接触以便交换能量,并且可经由出口通道9和出口 91再次被引出流体机械I的壳体4以便进一步使用。根据本发明,围绕旋转轴线A沿转子2的周向方向U延展的导流元件5、51、52以转子2在可预定轴向宽度B上被导流元件5、51、52包围的方式被设置在转子空间3的内壁31和转子2之间的转子空间3中。
[0043]关于根据图1a和/或图1b的流体机械I的特定实施例,导流元件5、51、52在沿围绕转子2的周向方向U与旋转轴线A相距径向间隔R处形成为具有宽度B的大体圆柱形流环51,其中,在本实施例中,流环51具有近似对应于转子2的轴向宽度的宽度B。对于这点,导流元件5、51、52的剖面大体具有矩形设计,但是其中,导流元件5、51、52的宽度B可沿径向方向朝向转子2略微减小,如从图1b具体可见的,由此优化导流元件52的圆形流动。
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