流體機，尤其是熱氣膨脹機的製作方法

2023-06-12 13:06:16

專利名稱：流體機，尤其是熱氣膨脹機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種流體機，尤其是一種包括具有工作葉片的轉子、殼 體、以及無旋轉的流動輪廓的熱氣膨脹機，所述流動輪廓在一側限制在 工作葉片的區域中的流動通道。
背景技術：
EP 1 620 633 Bl公開了一種渦輪增壓機，該渦輪增壓機具有中部殼 體和渦輪殼體，渦輪殼體具有設在它們之間的可變的噴嘴裝置。噴嘴裝 置具有環形設置的可調式導流葉片，導流葉片插入一個環形噴嘴中，從 而定義出多個噴嘴通道。導流葉片與調節環耦合，以便導流葉片在噴嘴 中被擺動地調節。此外還設有一個彈性裝置，該彈性裝置被設置在調節 環和中部殼體之間或被設置在調節環和渦輪殼體之間。該彈性裝置在導 流葉片之間施加軸向彈力給中部殼體或渦輪殼體。流體機、例如傳動機、尤其是開文所述類型的熱氣膨脹機以一種具 有圍繞中心驅動輪的不同轉速的多軸設置方式著稱。因此，對於大量介 質、優選氣態介質的多級壓縮/膨脹來說要提供一種緊密的單元。這種傳動機對介質進行膨脹，介質的進入溫度可至300'C或按照優 選實施例超過300'C。就大於30(TC的介質進入溫度而言相對應的亦即 所謂的熱氣膨脹機。熱氣膨脹機具有至少一個進氣殼體，在進氣殼體內設有螺旋件。該 螺旋件支承具有定位環、導流葉片和銷的可調式進氣導流機構，其中， 銷被用作用於調節導流葉片的轉軸。導流葉片可轉地貼附在銷上，並且導流葉片同時通過固定件與定位 環連接。如果定位環以期望的角度值轉動，則該固定件引起導流葉片圍 繞銷的強制調節，從而通過導流葉片的這種調節使得介質流相對於導流 葉片或葉輪的方向和/或速度受到影響。螺旋件因此而具有兩種功能。 一方面，螺旋件支承調節機構(定位 環等)，另一方面該螺旋件也支承輪廓環。螺旋件與所配的進氣導流機構和輪廓環在進氣殼體之外預先安裝 並作為一個單元裝入該進氣外殼。出於較高熱負荷的緣由，尤其對於熱氣膨脹機而言可以發現，各種 組件會由於熱效應而膨脹或各異地膨脹。由於螺旋件與在進氣殼體上所 配組件通常剛性連接，所以待置入的單元在安裝時必須設有相對於進氣 殼體或葉輪較大的徑向間隙，以便避免通過不同的溫脹產生夾卡並能夠 確保軸向運動靈活性。因此，在輪廓環面和與之相配的葉輪導流葉片邊緣之間的輪廓環間 隙較大，以致於熱氣膨脹機的效率通過極高的間隙損耗而大大地降低。 當導流葉片或銷(作為各導流葉片轉軸)與所配通道內壁之間的間隙過 大時，也會發生效率損耗。發明內容因此，本發明的目的在於，以簡單的方式有利地改善開文所述類型 的流體機、尤其是熱氣膨脹機，使得間隙損耗得以減小，從而可以大大 提高效率。該目的按照發明通過下述內容得以解決，即，流動輪廓藉助至少一 個彈性件相對於殼體張緊，並且來自彈性件的張緊力向著減小導流葉片 和流動輪廓之間間隙的方向作用。流動輪廓可以例如具有進氣導流才幾構、定位環、以及輪廓環，其中 殼體可以配有擴壓器。由於按照發明的彈性件的緣故，流動輪廓或所配的螺旋件相對於進 氣殼體或殼體是運動的，其中螺旋件優選沿著軸向觀察是運動的，彈性 件在下面被描述為張緊系統。優選在流動輪廓與殼體之間設置至少 一個間隔件，其中該間隔件也 是導流葉片的轉軸。按照發明有利的是，張緊系統具有居中的容納銷，該容納銷在擴壓 器側分別配有支撐腳，其中各容納銷在螺旋件側分別配有擋件，擋件分別形狀配合且傳力地(kraftformschmmg)固定在容納銷上，其中各容納銷 配有蓄力器和作用件。作用件優選設在螺旋件側，蓄力器則設在作用件 和支撐腳之間。在一種優選的構成中，蓄力器被設為盤簧組或圍繞容納銷設置的盤簧擋圈。按照目的，作用件設有鍋形孔。在鍋形孔的孔底內分別設置一個與 容納銷相配的通孔，從而作用件沿著容納銷的縱軸可移動地支承。其中， 擋件在一定程度上起限制作用件向著螺旋件運動的作用。作用件在張緊 狀態下優選貼附在螺旋件上。進氣導流機構優選具有間隔件，該間隔件底側容納在螺旋件中並且 頂側指向通道內壁，其中，張緊系統使得間隔件以其頂側壓向通道內壁， 通道內壁至少在局部具有滑動件。進氣導流機構還具有定位環和導流葉 片。導流葉片通過固定件與定位環連接並且可轉動地與間隔件相配。間 隔件因此也可以被描述為導流葉片銷並起導流葉片轉軸的作用。當以期 望的角度值調節定位環時，導流葉片通過固定件被強制地帶動並圍繞各 葉片軸或各間隔件轉動。按照目的，每個間隔件配有滑動件，從而各滑 動件被設置在通道內壁中的分配給間隔件的位置上。當然也可以設置唯 一的、恰當的滑動件。在一種優選實施例中，滑動件作為滑片在通道內壁中足夠穩固地設 置。滑動件也可以作為滑動覆層設置。滑動件按照其作為滑片的構成由 適合的材料形成，優選由耐高溫和腐蝕的基本材料製成以及被相應地覆 層或加工。例如滑動件或滑片可以由鋼或鎳鉻合金形成並覆有特殊層(例如Tribaloy)。覆層優選這樣選擇，使得滑動摩擦值降低的同時具 有高的耐磨性。覆層還阻止腐蝕並且是耐腐蝕的。作為替代方案也可以 實施通過Kolsterisierei^(耐腐蝕的表面硬化)的加工。當然也可以按照一 種設計讓滑動件作為滑動覆層相應地利用覆層直接設置到所分配的通 道內壁區域上。螺旋件與進氣導流機構在進氣殼體之外預先安裝並作為單元置入 進氣殼體中。螺旋件利用適合的輔助件軸向地通過間隔件(導流葉片銷) 壓向進氣殼體後壁(通道內壁)中的滑片，從而輪廓環得到組裝和調節 (軸向間隙)。接下來張緊系統被置入預設的位置。然後擴壓器與進氣 殼體連接或利用螺栓連接，其中擴壓器以其支撐凸緣貼附在支撐腳上。 通過擴壓器與進氣殼體的連接或者螺栓連接使得張緊系統預張緊。張緊 系統、尤其盤簧組在安裝之前在需要的彈簧力方面不言而喻要基於工作 條件設計。當然，各組件(螺旋件，進氣導流機構，輪廓環)也要相應 地設計。5張緊系統使得間隔件以其頂側壓向相應的滑動件或優選的滑片。對 於單個組件的溫脹差異而言，優選實施沿徑向的滑動，因為間隔件支承 在滑動件上。此外通過熱膨脹使得盤簧有利地軸向壓縮。通過間隔件對 通道內壁的擠壓和張緊使得附加的、能夠通過進氣殼體的形變而形成的 間隙尺寸不會出現。同時，對於軸向熱膨脹而言，為間隙的設計可以有 利地僅顧及導流葉片的葉片高度。通過進氣導流柵(導流葉片)上的較 小間隙可以提高效率。熱氣膨脹機還具有葉輪，葉輪以其導流葉片邊緣間隔輪廓環，從而 形成輪廓環間隙。藉助有利的張緊系統可以將該輪廓環間隙有利地減 小，因為溫脹直接作用在間隔件上，間隔件支撐在通道內壁或各滑動件 上並且在熱膨脹的情況下將輪廓環壓離葉輪，從而一定程度地抵消了導 流葉片和輪廓環的熱膨脹。總之可以因此而有利地使得間隙損耗降低，從而提高流體機或傳動 機或例如熱氣膨脹機的效率。間隙尺寸可以從一開始就設到最小，其中 藉助張緊系統可以 一定程度地對熱膨脹進行補償。另外，藉助張緊系統還能有利地避免熱膨脹引起的過度的組件應 力，因為螺旋件在徑向和軸向上不與進氣殼體接觸。


本發明的其它的有利設計在從屬權利要求和下面的附圖描述中有所公開。其中圖1是舉例示出的熱氣膨脹機的截面圖； 圖2單獨示出彈性件(張緊系統)。在各附圖中，相同物始終具有相同的附圖標記，出於該原因它們基 本上只被描述了一次。
具體實施方式
圖1示出的是流體機或傳動機，其在圖示實施例中作為熱氣膨脹機 1構成，該熱氣膨脹機的優選氣態介質具有可達510。C的進入溫度。熱 氣膨脹機1具有至少一個內設螺旋件3的進氣殼體2。螺旋件3配有進 氣導流機構4和輪廓環6，從而形成流動輪廓。進氣殼體2還配有擴壓 器7。進氣導流機構4具有定位環8、至少一個間隔件9、以及導流葉片11。導流葉片11通過固定件與定位環8連接，從而定位環8的轉動使 得可轉動地固定在間隔件9上的導流葉片ll得到相應的調節。間隔件9 因此起到導流葉片ll的轉軸的作用。螺旋件3配有彈性件或張緊系統12。張緊系統12 —側貼附在螺旋 件3上，另一側貼附在擴壓器7或其相對於進氣殼體2的支撐凸緣13 上。在圖2中示出的實施例中，張緊系統12具有居中的容納銷14，該 容納銷在擴壓器側配有支撐腳16。支撐腳16以其支撐面17貼附在與之 相配的、擴壓器17的或其支撐凸緣13的反支撐面18上。容納銷14在 螺旋側配有擋件19,該擋件通過螺栓連接形狀配合且傳力地 (kraftformschliiJ3ig)固定在容納銷14上。當然，擋件19也可以利用其它 適合的連接方式與容納銷14連接。例如擋件19可以與該容納銷焊連。容納銷14還配有作用件21和蓄力器22。作用件21優選設在螺旋件側，並且設有鍋形孔，鑑於所選的展示 區域，在圖2中只能看到一個鍋形孔，從而作用件21根據所選的截面 觀察呈U形並設有基梁23 (孔底)和兩個U-臂24。在基梁23 (孔底) 內設有與容納銷14相配的通孔26，從而作用件21可以沿著容納銷14 的縱軸(雙向箭頭27)運動。U-臂24以其自由端28指向螺旋件3，從 而作用件21在張緊系統8的張緊狀態下貼附在螺旋件3上。蓄力器22設在作用件21與支撐腳16之間並優選作為盤簧組或作 為盤簧擋圈構成。間隔件9底側容納在螺旋件3中並且頂側指向通道內壁29(圖1 )。 張緊系統12使得間隔件9以其頂側31壓向通道內壁29,在該通道內壁 上、至少在間隔件9的支撐面上設有滑動件32。滑動件32在所示實施例中作為由適合材料形成並優選經覆層或相 應加工的滑片構成。滑動件32在通道內壁29中足夠支撐穩固地設置。熱氣膨脹機l當然還配有葉輪33,葉輪的葉片以其邊緣34向著輪 廓環6間隔，從而形成輪廓環間隙36。螺旋件3與進氣殼體2之外的進氣導流機構4預先組裝成一個單元 並作為單元設置在進氣殼體2中。螺旋件3利用適合的輔助工具軸向地通過間隔件9 (導流葉片的銷)壓向進氣殼體2後壁(通道內壁11)內 的滑片，這同時使得輪廓環6得以組裝和調整(軸向間隙)。然後安置張緊系統12。通過將支撐凸緣13與進氣殼體2擰合的方式使得進氣殼 體2藉助擴壓器7得到封閉。由此使得張緊系統12張緊，從而也使得 導流葉片11和通道內壁29之間的間隙可以和輪廓環間隙36 —樣被調 整到最小值。螺旋件3在徑向和軸向上不與進氣殼體2接觸。在工作條件下，尤其在介質、優選氣態介質的進入溫度超過300°C 時，例如在51(TC時，單個組件會由於熱效應而膨脹。熱膨脹使得張緊 系統12或蓄力器22受到壓縮。通過張緊系統12可以使間隔件9通過 螺旋件3壓向通道內壁29或滑動件32,從而就此引起沿徑向的滑動。 就軸向熱膨脹而言具有優點的是僅須顧及導流葉片的葉片高度。由於間 隔件9對通道內壁29進行擠壓，所以不考慮附加的、可以通過進氣殼 體2的(熱)變形產生的間隙量。同時，通過間隔件9對滑動件32的 擠壓，輪廓環6被壓離葉輪33的導流葉片。總之，藉助具有優點的張緊系統12實現了可以避免通過熱膨脹產 生過度的組件應力，因為螺旋件3在作為進氣導流機構4的支承件的同 時至少在軸向上不與進氣殼體2接觸。從而導流葉片11與通道內壁29 之間的間隙以及輪廓環間隙36可以最小，因為對於熱膨脹僅須顧及葉 片軸線即間隔件9。通過熱膨脹使得蓄力器22或盤簧組一方面通過滑動 件32徑向滑動，另一方面受到軸向壓縮。在圖l所示的實施例中，螺旋件3還配有一個為徑向可調節性而設 的調節系統37和一個適合的、使得輪廓環6相對於擴壓器7密封的密 封系統38。
權利要求
1. 流體機，尤其是熱氣膨脹機，包括具有工作葉片的轉子、殼體、以及無旋轉的流動輪廓(進氣導流機構4，輪廓環6)，所述流動輪廓在一側限制在葉片的區域中的流動通道，其特徵在於，所述流動輪廓(進氣導流機構4，輪廓環6)藉助至少一個彈性件(12)相對於殼體(2)張緊，以致於來自彈性件(12)的張緊力向著減小工作葉片和流動輪廓(進氣導流機構4，輪廓環6)之間間隙的方向作用。
2. 按權利要求1所述的流體機，其特徵在於，在流動輪廓(進氣 導流機構4，輪廓環6)和殼體(2)之間設置至少一個間隔件(9)。
3. 按權利要求2所述的流體機，其特徵在於，間隔件(9)形成導 流葉片的轉軸。
4. 按前述權利要求之一所述的流體機，其特徵在於，彈性件(12) 一側貼附在螺旋件(3)上並且另一側貼附在擴壓器(7)上。
5. 按前述權利要求之一所述的流體機，其特徵在於，彈性件(12) 具有中央的容納銷(14),該容納銷在擴壓器側分別配有支撐腳(16), 其中各容納銷(14)在螺旋件側分別配有擋件(19),和其中各容納銷(14)配有作用件(21 )和蓄力器(22)。
6. 按權利要求5所迷的傳動機，其特徵在於，在作用件(21)內 設有與容納銷(14)相配的通孔(26)。
7. 按前述權利要求之一所述的傳動機，其特徵在於，間隔件(9) 藉助彈性件(12)以頂側壓向通道內壁(29)，通道內壁(29)至少在 局部配有至少一個滑動件(32)。
8. 按權利要求7所述的傳動機，其特徵在於，滑動件(32)作為 優選具有滑動覆層的滑片構造。
全文摘要
本發明涉及一種流體機，尤其是一種具有轉子、殼體、以及無旋的流動輪廓(進氣導流機構4，輪廓環6)的熱氣膨脹機，所述轉子具有導流葉片，所述流動輪廓對流動通道在導流葉片的區域內一側地限界，其中，所述流動輪廓(進氣導流機構4，輪廓環6)藉助至少一個彈性件(12)相對於殼體(2)張緊，並且來自彈性件(12)的張緊力向著減小導流葉片和流動輪廓(進氣導流機構4，輪廓環6)之間間隙的方向作用。
文檔編號F02C6/12GK101255804SQ200810082140
公開日2008年9月3日 申請日期2008年3月3日 優先權日2007年3月2日
發明者M·武勒, V·米庫萊克 申請人:西門子公司