Радиальная турбомашина - заявка 2016145846 на патент на изобретение в РФ

1. Радиальная турбомашина, содержащая:
неподвижный корпус (6);
по меньшей мере один роторный диск (2, 2'), установленный в корпусе (6) и выполненный с возможностью вращения в корпусе (6) вокруг соответствующей оси (Х-Х) вращения;
множество кольцевых роторных элементов (3, 22, 23, 24; 22, 23), соосных с осью (Х-Х) вращения и выступающих в осевом направлении из передней поверхности (4, 4') роторного диска (2, 2') и/или из задней поверхности (9, 9') роторного диска (2, 2');
множество кольцевых неподвижных элементов (13, 25, 27; 34), соосных с осью (Х-Х) вращения и выступающих в осевом направлении из корпуса (6), причем каждый из них расположен в радиально наружном положении относительно соответствующего кольцевого роторного элемента (3, 22, 23, 24; 22, 23);
множество уплотнительных устройств (28, 29; 29, 31; 32, 33), радиально размещенных между по меньшей мере некоторыми из упомянутых кольцевых роторных элементов (3, 22, 23, 24; 22, 23) и соответствующих кольцевых неподвижных элементов (13, 25, 27; 34);
причем кольцевые роторные элементы (3, 22, 23, 24; 22, 23) выполнены с возможностью радиального перемещения под действием центробежной силы и/или тепла между первой радиально сжатой конфигурацией в нерабочем состоянии турбомашины (1), при которой в области упомянутых уплотнительных устройств (28, 29; 29, 31; 32, 33) упомянутые кольцевые роторные элементы (3, 22, 23, 24; 22, 23) радиально удалены от соответствующих кольцевых неподвижных элементов (13, 25, 27; 34), и второй радиально расширенной конфигурацией в рабочем состоянии турбомашины (1), при которой в области уплотнительных устройств (28, 29; 29, 31; 32, 33) упомянутые кольцевые роторные элементы (3, 22, 23, 24; 22, 23) расположены близко к соответствующим кольцевым неподвижным элементам (13, 25, 27; 34);
причем во второй конфигурации уплотнительные устройства (28, 29; 29, 31; 32, 33) по существу предотвращают прохождение рабочей текучей среды между кольцевыми роторными элементами (3, 22, 23, 24; 22, 23) и кольцевыми неподвижными элементами (13, 25, 27; 34).
2. Турбомашина по п. 1, в которой уплотнительные устройства (28, 29; 29, 31) содержат множество выступов (28; 31), составляющих одно целое с кольцевыми роторными элементами (3, 22, 23, 24; 22, 23) или с кольцевыми неподвижными элементами (13, 25, 27; 34), и множество поверхностей и/или гнезд (29), являющихся частью кольцевых неподвижных элементов (13, 25, 27; 34) или кольцевых роторных элементов (3, 22, 23, 24; 22, 23).
3. Турбомашина по п. 2, в которой в первой конфигурации концы упомянутых выступов (28; 31) удалены от упомянутых поверхностей и/или расположены снаружи упомянутых гнезд (29), при этом во второй конфигурации упомянутые концы расположены вблизи упомянутых поверхностей и/или вставлены в упомянутые гнезда (29).
4. Турбомашина по п. 3, в которой во второй конфигурации упомянутые концы входят в упомянутые гнезда (29) на глубину (Р), составляющую от примерно 0,1 до примерно 0,6 мм.
5. Турбомашина по п. 3, в которой во второй конфигурации упомянутые концы входят в упомянутые гнезда (29) на глубину (Р), составляющую от примерно 0,2 до примерно 0,4 мм.
6. Турбомашина по п. 1, в которой уплотнительные устройства (32, 33) содержат множество выступов (32), составляющих одно целое с кольцевыми роторными элементами (3, 22, 23, 24) или с кольцевыми неподвижными элементами (13, 25, 27), и множество поверхностей, являющихся частью кольцевых неподвижных элементов (13, 25, 27) или кольцевых роторных элементов (3, 22, 23, 24) соответственно.
7. Турбомашина по п. 6, в которой в первой конфигурации концы упомянутых выступов (32) задевают упомянутые поверхности или удалены от них, при этом во второй конфигурации упомянутые концы упираются в упомянутые поверхности.
8. Турбомашина по п. 7, в которой выступы (32) представляют собой элементы, упруго деформируемые относительно кольцевых роторных элементов (3, 22, 23, 24) или кольцевых неподвижных элементов (13, 25, 27), несущих упомянутые выступы, причем во второй конфигурации упомянутые концы оказывают давление на упомянутые поверхности, при этом выступы (32) радиально сжаты.
9. Турбомашина по п. 8, в которой величина деформации упомянутых выступов (32) вдоль радиальных направлений при переходе между первой и второй конфигурациями составляет от примерно 0,1 до примерно 0,2 мм.
10. Турбомашина по п. 8, в которой величина деформации упомянутых выступов (32) вдоль радиальных направлений при переходе между первой и второй конфигурациями составляет от примерно 0,15 до примерно 0,18 мм.
11. Турбомашина по любому из пп. 1-10, в которой каждый из кольцевых роторных элементов (3, 22, 23, 24; 22, 23) содержит кольцевой роторный обод (23), имеющий первую кромку, присоединенную к передней поверхности (4, 4') или задней поверхности (9, 9') роторного диска (2, 2'), и вторую кромку, расположенную напротив первой кромки и оснащенную кольцевым роторным соединением (22); причем кольцевое роторное соединение (22) несет по меньшей мере часть уплотнительных устройств (28, 29; 29, 31, 32, 33).
12. Турбомашина по п. 11, в которой каждый из кольцевых ободов (23) имеет радиальную толщину (t1), которая меньше радиального размера (d1) соответствующего кольцевого роторного соединения (22) и предпочтительно составляет от примерно 1/10 до примерно 1/4 радиального размера (d1), более предпочтительно составляет от примерно 1/6 до примерно 1/8 упомянутого радиального размера (d1).
13. Турбомашина по п. 11, в которой каждый из кольцевых ободов (23) имеет осевую длину (L1), причем величина отношения осевой длины (L1) кольцевого обода (23) и соответствующей радиальной толщины (t1) составляет от примерно 3 до примерно 20, более предпочтительно от примерно 8 до примерно 12.
14. Турбомашина по любому из пп. 1-10, 12 или 13, в которой кольцевые роторные элементы (3, 23, 22, 24) содержат роторные лопатки (3), установленные на передней поверхности (4) роторного диска (2), при этом кольцевые неподвижные элементы (13, 25, 27) содержат статорные лопатки (13), обращенные к передней поверхности (4) роторного диска (2).
15. Турбомашина по п. 11, в которой кольцевые роторные элементы (3, 23, 22, 24) содержат роторные лопатки (3), установленные на передней поверхности (4) роторного диска (2), при этом кольцевые неподвижные элементы (13, 25, 27) содержат статорные лопатки (13), обращенные к передней поверхности (4) роторного диска (2), причем кольцевое роторное соединение (22) несет множество упомянутых роторных лопаток (3) соответствующей роторной ступени, расположенных последовательно вдоль круговой траектории.
16. Турбомашина по п. 12 или 13, в которой кольцевые роторные элементы (3, 23, 22, 24) содержат роторные лопатки (3), установленные на передней поверхности (4) роторного диска (2), при этом кольцевые неподвижные элементы (13, 25, 27) содержат статорные лопатки (13), обращенные к передней поверхности (4) роторного диска (2), причем кольцевое роторное соединение (22) несет множество упомянутых роторных лопаток (3) соответствующей роторной ступени, расположенных последовательно вдоль круговой траектории.
17. Турбомашина по п. 16, в которой каждый кольцевой роторный элемент (3, 23, 22, 24) содержит концевое роторное кольцо (24), присоединенное к концам роторных лопаток (3) напротив кольцевого роторного соединения (22).
18. Турбомашина по п. 17, в которой каждое концевое роторное кольцо (24) несет по меньшей мере часть уплотнительных устройств (28, 29; 29, 31; 32, 33).
19. Турбомашина по любому из пп. 1-10, 12 или 13, в которой кольцевые роторные элементы (22, 23) представляют собой роторные уплотнительные стенки (20), установленные на задней поверхности (9, 9') роторного диска (2, 2'), при этом кольцевые неподвижные элементы (34) представляют собой неподвижные уплотнительные стенки (34), обращенные к задней поверхности (9, 9') роторного диска (2, 2').
20. Способ монтажа радиальной турбомашины, выполненной по любому из пп. 1-19, включающий в себя этапы, на которых:
подготавливают первую половину (6а) неподвижного корпуса (6), имеющую по меньшей мере часть кольцевых неподвижных элементов (13, 25, 27; 34);
подготавливают упомянутый по меньшей мере один роторный диск (2, 2');
размещают упомянутую первую половину (6а) соосно с упомянутым по меньшей мере одним роторным диском (2, 2') так, что кольцевые неподвижные элементы (13, 25, 27; 34) обращены к кольцевым роторным элементам (3, 22, 23, 24; 22, 23);
перемещают первую половину (6а) и упомянутый по меньшей мере один роторный диск (2, 2') в осевом направлении ближе друг к другу до тех пор, пока каждый кольцевой неподвижный элемент (13, 25, 27; 34) не окажется в радиально наружном положении относительно соответствующего кольцевого роторного элемента (3, 22, 23, 24; 22, 23).
21. Способ по п. 20, включающий в себя этапы, на которых:
подготавливают вторую половину (6b) неподвижного корпуса (6), имеющую по меньшей мере часть кольцевых неподвижных элементов (13, 25, 27; 34);
размещают упомянутую вторую половину (6b) соосно с упомянутым по меньшей мере одним роторным диском (2, 2'), так что кольцевые неподвижные элементы (13, 25, 27; 34) обращены к кольцевым роторным элементам (3, 22, 23, 24; 22, 23);
перемещают упомянутую вторую половину (6b) и упомянутый по меньшей мере один роторный диск (2, 2') в осевом направлении ближе друг к другу до тех пор, пока каждый из кольцевых неподвижных элементов (13, 25, 27; 34) не окажется в радиально наружном положении относительно соответствующего кольцевого роторного элемента (3, 22, 23, 24; 22, 23);
присоединяют вторую половину к первой половине для закрытия упомянутого по меньшей мере одного роторного диска (2, 2') между ними.
22. Способ по п. 21, в котором при монтаже кольцевые роторные элементы (3, 22, 23, 24; 22, 23) находятся в первой радиально сжатой конфигурации так, что не сталкиваются с кольцевыми неподвижными элементами (13, 25, 27; 34) при взаимном осевом сближении первой половины (6а) и второй половины (6b) с упомянутым по меньшей мере одним роторным диском (2, 2').
23. Способ демонтажа радиальной турбомашины, выполненной по любому из пп. 1-19, включающий в себя этап, на котором:
взаимно перемещают первую половину и/или вторую половину в осевом направлении от упомянутого по меньшей мере одного роторного диска.
24. Способ по п. 23, в котором при демонтаже кольцевые роторные элементы находятся в первой радиально сжатой конфигурации так, что не сталкиваются с кольцевыми неподвижными элементами при взаимном осевом отдалении первой половины и/или второй половины от упомянутого по меньшей мере одного роторного диска.
Наверх