[发明专利]返回级，径流式涡轮机械

说明书

返回级，径流式涡轮机械本发明涉及一种径流式涡轮机械(RTM)的用于借助于工艺流体沿着穿流方向穿流的返回级(RTC)，尤其径流式涡轮压缩机返回级(RCC)，其中返回级(RTC)环形地围绕轴线(X)延伸，其中返回级(RTC)径向向内由内边界轮廓(IDC)限定并且径向向外由外边界轮廓(ODC)限定，其中包括导向叶片(VNS)的至少一个导向叶片级(VST)至少沿着第三部段(SG3)的一部分延伸并且返回级沿环周方向分段为多个流动通道，其中导向叶片级(VST)的导向叶片(VNS)的型廓横截面(PRC)的型廓中线(PML)分别在内边界轮廓(IDC)侧限定内轨迹(ITR)和在外边界轮廓(ODC)侧限定外轨迹(OTR)。此外，本发明涉及一种径流式涡轮机械(RTM)，尤其径流式涡轮压缩机(CO)，其具有至少一个这种返回级。为了在空气动力学方面进行改善而提出，导向叶片(VNS)在中间的第二型廓部段(PS2)中基本上柱形地构成并且此外三维地构造。

技术领域

本发明涉及一种径流式涡轮机械的用于借助于工艺流体沿着穿流方向穿流的返回级，尤其径流式涡轮压缩机返回级，其中返回级环形地围绕轴线延伸，其中返回级径向向内由内边界轮廓限定并且径向向外由外边界轮廓限定，其中沿着第一穿流方向返回级在第一部段中径向向外延伸，其中返回级在第二部段中沿着第一穿流方向以描绘弧形转向的方式从径向外部向径向内部延伸，其中返回级沿着第一穿流方向在第三部段中从径向外部向径向内部延伸，其中返回级沿着第一穿流方向在第四部段中以描绘弧形转向的方式从径向内部向轴向延伸，其中包括导向叶片的至少一个导向叶片级至少沿着第三部段的一部分延伸并且返回级沿环周方向分段为多个流动通道，其中导向叶片级的导向叶片的型廓横截面的型廓中线分别在内边界轮廓侧限定内轨迹和在外边界轮廓侧限定外轨迹。此外，本发明涉及一种径流式涡轮机械，尤其径流式涡轮压缩机，其具有至少一个这种返回级。

背景技术

径流式涡轮机械已知为径流式涡轮压缩机或径流式涡轮膨胀机。如果没有另作说明，下面的实施方案涉及作为压缩机的实施方案。本发明原则上如可应用于压缩机一样可应用于膨胀机，其中径流式涡轮膨胀机与径流式涡轮压缩机相比主要设有工艺流体的相反的流动方向。

在工艺流体膨胀和转向的情况下，在径流式涡轮膨胀机中发生借助于工作轮的驱动将在工艺流体中存储的热力学能量转换为技术功。

在径流式涡轮压缩机中，该过程是相反的，所述径流式涡轮压缩机将技术功转换或存储为流动功，所述流动功热力学地存储在工艺流体中。为此，压缩机的工作轮通常将工艺流体轴向于旋转轴线或具有轴向速度分量地倾斜于旋转轴线吸入并且借助于相应的工作轮加速和压缩所述工艺流体，所述工作轮也称作为叶轮，所述工作轮将工艺流体的流动方向转向到径向方向。在多级的径流式涡轮压缩机中，返回级在下游连接于该工作轮，如果在下游设有至少一个另外的工作轮的话。

多级的径流式涡轮机在本发明的术语范围内意味着，多个工作轮围绕相同的旋转轴线可转动地设置。在此，工作轮等同于径流式涡轮机的级。由多级性得到如下要求，在压缩机的情况下径向地从工作轮中流出的工艺流体必须再次沿旋转轴线方向被向回引导并且能够以轴向速度分量流入下游级的随后的工作轮中。能够实现工艺流体的该返回的流动引导因此成为“返回级”。在膨胀机的情况下，构件可以相同地构成并且仅沿相反方向被穿流。

除了工艺流体沿旋转轴线方向的返回和工艺流体沿轴向方向的流动方向转向以外，在返回级中通常也设有导向叶片，所述导向叶片至少部分地或完全地抵消由上游工作轮产生的涡旋，或者甚至给予沿相反方向的涡旋以进入下一下游级。

返回级的常见的构型提出，将所述整个构件借助于所谓的中间隔板借助于适当的支架通常支撑在壳体或其他支承装置中并且定向。此外，返回级包括所谓的叶片底部，所述叶片底部在中间隔板上与已经阐述的导向叶片通过构成返回通道来固定。工艺流体通过返回通道流向下一工作轮入口。在所述构成方案中，导向叶片起到两个功能。一方面导向叶片具有空气动力学功能：使工艺流体产生反向涡旋，使得尽可能补偿至少来自上游级的涡流，并且另一方面导向叶片具有机械任务：将叶片底部固定在中间隔板上，使得虽然存在动态负载仍确保可靠的保持。