[实用新型]具有背叶片结构的离心透平机械

说明书

本实用新型公开了一种具有背叶片结构的离心透平机械，包括：叶轮；以及背叶片，设置于叶轮背部，用于平衡轴向力。通过在叶轮背部增加背叶片结构后，当旋转叶轮在对工质加压的过程中，背叶片对叶轮背部的流体产生推动加速作用，背叶片会推动叶轮背部工质产生离心力，将工质反向推动至叶轮边缘，从而降低叶轮背部静压，从而达到平衡轴向力的作用，该离心透平机械可以有效降低转子系统的密封难度，不会出现如采用平衡盘的方案时的额外密封问题，同时背叶片结构简单，与叶轮一起加工，可以降低系统的结构难度。

技术领域

本公开属于流体机械、能源动力装备和发电系统领域，涉及一种具有背叶片结构的离心透平机械。

背景技术

透平机械(Turbomachinery)是具有叶片的旋转式流体机械的统称。作为透平机械的一种，压缩机是一种通过使用机械能来增加可压缩流体压力的机器，可以分为轴流式压缩机和离心式压缩机，其中离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机，即透平式压缩机，工质通过压缩机时，被叶轮上高速旋转的叶片带动，在离心力的作用下流通至叶轮边缘，经扩压器实现增压作用，离心压缩机可以分为单级结构和多级结构，其中单级压缩机装配有单个转子，多级压缩机带有串联的多个转子。

当工质通过离心压缩机升高压力的同时，由于工质在压缩机进出口的压差以及由水平方向转到竖直方向的动量变化，会对叶轮产生轴向推力，该轴向推力通常由平衡盘和轴向推力轴承补偿。通常情况下，轴向推力轴承不能承载由工质施加到转子上的全部推力，因此在现有技术中多采用平衡盘的方式补偿大部分推力，而推力轴承仅用于承担剩余的推力。平衡盘是一种装配到转子系统上的旋转盘，其结构见说明书附图图1所示，包括主轴100，平衡盘200，叶轮300，密封结构400和连接结构500，通过调整平衡盘的直径和两侧压差，使平衡盘达到平衡转子轴向力的目的。

然而，在某些诸如轴向力太大而无法实现平衡盘的有效密封，或者由于结构限制无法采用平衡盘的方式来平衡轴向力等情况下，需要寻找一种新的平衡轴向力的方式，设计一种新的离心透平机械，既可以克服现有平衡盘系统使结构复杂甚至出现密封困难等缺点，又可以使该离心透平机械在无法使用平衡盘等平衡轴向力方法的情况下依旧适用。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种具有背叶片结构的离心透平机械，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种具有背叶片结构的离心透平机械，包括：叶轮300；以及背叶片600，设置于叶轮300背部，用于平衡轴向力。

在本公开的一些实施例中，背叶片600设置于叶轮300背部的圆周上。

在本公开的一些实施例中，背叶片600的尺寸包括背叶片外半径R_e，该背叶片外半径R_e满足：

其中，F_max为叶轮背叶片所能平衡的最大轴向力；ρ为流体密度；ω为叶轮旋转角速度；R_e为背叶片外半径；R_h为叶轮轮毂半径。

在本公开的一些实施例中，背叶片600的形状为以下一种或几种：矩形截面、平直叶型或弯曲式形状。

在本公开的一些实施例中，背叶片600的数目介于4～8个之间。

在本公开的一些实施例中，具有背叶片结构的离心透平机械还包括：主轴100，叶轮300设置于主轴100的一端；连接结构500，在叶轮300与主轴100之间进行连接；以及至少两个轴承机构700，支承主轴100和主轴100连接的部件。