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的制造方法_3

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40限定在扩散器壁7的一部分、返回通道壁10的一部分和隔膜部件6之间。其也可仅限定在返回通道壁与隔膜部件之间。在弯头40之后,流体被通过返回通道17,沿着向心流方向,朝位于叶轮2后部处(即,在下游侧上)的第二偏转表面12引导。返回通道17的上游部分限定在隔膜部件6与返回通道壁10之间的轴向空间中。隔膜部件6可由返回通道叶片22保持,返回通道叶片22桥接隔膜部件6与返回通道壁部件10之间的轴向间隙。返回通道17的下游部分限定在返回通道壁部件10与第二向外面对的表面12之间。返回通道的该下游部分是弯曲的,以便将向心流体流28偏转为轴向流体流26。如图2所示,轴向流体流26然后可进入位于第一叶轮2下游的第二叶轮42的第二叶轮进口。叶轮2和叶轮42属于相同的多级机械,例如如图2所示实施例中的两级机械。多级机械可包括多于两个级,在该情况下,如上所述,机械的所有叶轮,除了最下游的叶轮,可包括第一向外面对的表面和在与轮相关的返回通道中的第二向外面对的表面。在一些实施例中,最下游的叶轮可不包括下游偏转表面,即,没有第二向外面对的表面。在其他实施例中,最下游的叶轮可具有与上游叶轮相同的形状,第二向外面对的表面完全不插入旋转机械的流体流动路径中。
[0074]回到图1,叶轮进口密封件19组装在扩散器壁7。密封件19接触护罩8,以便避免进入流体流25的泄漏,且避免其直接朝扩散器通道16泄漏而不横穿限定在护罩8与带叶片的轮毂部分4之间的流体通道。
[0075]第二向外面对的表面12包括偏转表面,该偏转表面具有足够的径向和轴向范围,且具有充足的曲率,以便在偏转器部分3内将径向向心流28转化成离开返回通道17的轴向流26。
[0076]以此方式,由流体施加到第二向外面对的表面12上的总动态轴向力和由流体施加到第一向外面对的表面11上的总动态轴向力在方向上且在幅度上相反。
[0077]旋转机械可为单级机械,或多级机械。
[0078]为了将轴向流体流偏转为径向流体流,如图1所示,第一向外面对的表面11可由属于轴9的偏转器表面部分24完成,或者第一向外面对的表面11可由属于组装到轴的环(图中未示出)的偏转器表面部分完成,或者如图2所示,第一向外面对的表面11可由属于组装在叶轮2上游的另一偏转器部件14的偏转器表面部分完成。在此情况下,第一向外面对的表面11可邻近在叶轮2的上游极限处轴向地限定的径向表面37。
[0079]第二向外面对的表面12从旋转机械的轴线X-X'径向足够远地延伸。第二向外面对的表面12优选地与护罩8内半径相比径向更远地延伸-内半径被认为是轴线X-X'与护罩8内面之间的最小距离。在优选实施例中,至少第二向外面对的表面12的最大直径与跟着它的第一向外面对的表面11的最小直径之间的差值大于覆盖第一向外面对的表面11的护罩的内直径与第一向外面对的表面11的最小直径之间的径向距离的150%。
[0080]以此方式,由返回通道17中的流体提供足够的轴向偏转力,且叶轮2的下游侧经受足够的轴向偏转力,以便平衡施加在叶轮上游侧上的偏转力。
[0081]优选地,第二向外面对的表面12包括径向外表面部分34,该径向外表面部分34包括径向表面部分,或者包括与几何径向平面相切的径向外表面部分。
[0082]在一些实施例中,第二向外面对的表面12可不与径向平面严格地相切,而是包括周向的、径向外表面部分34,这使得从径向平面的不大于10°,且优选地不大于5°的极限角度α。极限角度α例如可作为轴向方向与正交于第二向外面对的表面12之间的方向之间的角度来测量。在图1和图2 二者中,极限角度α的幅度被夸大,因为对应的表面角度非常接近于零。
[0083]如可从图2中明白的,可以想象,在离开叶轮2上游侧的流体流27的径向离心方向与在返回通道17上游部分中的向心流体流之间的流体流偏转,其可达到大于180°的偏转角度。然而,在优选实施例中,此偏转角度不大于180°,以便改善动态轴向力的平衡效果。为了相同的目的,整个第二向外面对的表面轴向向前弯曲,即,当沿此表面朝轴线XX'径向地移动时,与表面的接触点的轴向坐标可仅增大(朝下游方向)或暂时保持恒定,决不减少。
[0084]因此,表面12的所有点径向向外面对。通过避免表面部分径向向内面对,得到施加于叶轮2上的流体力的更好的平衡效果。
[0085]为了将径向流体流偏转为轴向流体流,第二向外面对的表面12可由偏转器表面部分30完成,偏转表面部分30如图2所示属于轴9,或如图1所示,属于组装到轴的环23,或属于下游叶轮(未示出)。在此情况下,第二向外面对的表面12可邻近在叶轮2的下游极限处轴向地限定的径向表面38。
[0086]优选地,第二向外面对的表面12包括包含轴向表面部分的中心表面部分33,或者包括与轴向圆柱形表面相切的中心表面部分33。
[0087]在一些实施例中,第二向外面对的表面12可不与轴向圆柱表面严格地相切,相反,第二向外面对的表面12应包括中心表面部分33,这形成与轴向方向的不大于10°,且优选地不大于5°的角度β,这是为了相同的理由,其目标是实现由流体施加的动态力的有效轴向平衡。角度β可在包含在径向平面中的表面的切线与轴线XX'的轴向方向之间测量。
[0088]如图1中可见,旋转机械1可包括下游压力密封件20,其例如可为迷宫式密封件,且其位于隔膜部件6与叶轮2的第一密封部分31之间。密封部分31可为围绕叶轮2周向地连续的阶梯状或优选地非阶梯状的表面。
[0089]在图1所示的实施例中,第一密封部分与叶轮的外边缘相比更径向地接近轴线XXr。第一密封部分31通过或多或少的径向表面部分与外边缘分开,且通过第二向外面对的表面12与轴9分开。
[0090]旋转机械1可包括第二密封表面部分32,第二密封表面部分32围绕护罩8连续且面对叶轮进口的密封件19。此第二密封表面部分32优选为阶梯状表面。此表面与轴线XXr的距离例如可作为和密封件19接触且最接近轴线XX'的轴向表面部分与和密封件19接触且位于离轴线W最大距离处的轴向表面之间的平均值来测量。
[0091 ] 在图1所示的实施例中,第一密封部分31距轴线XX'的径向距离与分离第二密封表面部分32的平均距离几乎一样,S卩,在此差别不大于20%,且优选地不大于10%。与图2所示实施例中相比,此实施例的优点在于静态压力差被更好地平衡。
[0092]在图2所示的实施例中,第一密封部分沿叶轮2的径向外边缘35连续,这减少了机械的总体长度。
[0093]第一和第二密封部分31和32可为面对密封件19或20上的平坦或阶梯状表面的平坦轴向表面、阶梯状轴向表面、或者齿状表面。
[0094]第二向外面对的表面12放置成以便与限定返回通道的隔膜壁36平齐,根据实施例,有时在其间具有密封件20。
[0095]第二向外面对的表面12与隔膜壁36 —起形成几乎连续的表面,该表面设计为首先沿向心方向28引导流体,随后使其流体偏离到轴向方向26。第二向外面对的表面12与隔膜壁36 —起,有时与属于密封件20的或多或少的径向表面的一部分,形成偏转表面,该偏转表面的径向剖面线具有连续变化的曲率半径。壁36可主要是径向的,或者可为稍微截头圆锥形从而朝轴9逐渐变宽。
[0096]如在上面已提示的,图2示出根据本发明的径向旋转机械的另一实施例。
[0097]图1的类似元件可在图2中找到,它们由相同参考标号指示。
[0098]在图2的实施例中,径向旋转机械是多级机械,在所示的情况中为两级机械。其包括第一叶轮2,第一叶轮2具有如上所述的第一向外面对的表面和第二向外面对的表面。其还包括仅具有第一向外面对的表面11的下游叶轮42。施加在轮2的第一向外面对的表面11上的动态轴向力由施加在轮2的第二向外面对的表面12上的动态轴向力补偿。第二,且最后,叶轮42后不跟随返回通道,因为扩散器16后跟着出口通道44,出口通道44限定在扩散器壁7与最终扩散器壁41之间。施加在轮42的第一向外面对的表面11上的动态轴向力由施加在第三向外朝向的表面13上的动态轴向力补偿,第三向外朝向的表面13属于上游偏转器部件14,位于第一叶轮的2的上游。第三向外朝向的表面13具有与第二向外面对的表面12类似的形状,且放置成与属于上游入口壁部件18的径向壁表面部分平齐。密封件(例如迷宫式密封件)可存在于入口壁部件18与偏转器部件14的径向外边缘之间。在其他实施例中,间隙可存在于入口壁部件18与偏转器部件14的径向外边缘之间。
[0099]在优选实施例中,偏转器部件14包括径向向内面对的表面43,该径向向内面对的表面43限定上游偏转器部件14与轴之间的自由空间45,该自由空间45在偏转器部件的上游端处围绕轴开口。以此方式,转子的总重量减少。在图2所示的实施例中,径向旋转机械包括上游平衡鼓密封件50,上游平衡鼓密封件50放置为避免入口通道15与中空空间45之间的气体泄漏。图2的径向旋转机械包括下游平衡鼓密封件49,其组装到最终扩散器壁41,以便与属于最下游带叶片轮毂部分42轴向突出48的轴向延伸表面51接触。
[0100]突出48是或多或少的环形轴向延伸
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