CN102144098B - 用于流体动力机械的壳体隔板 - Google Patents

Abstract

本发明所涉及的用于流体动力机械(1)的壳体隔板具有接合部(19)，壳体隔板(13，14)在被安装到流体动力机械(1)和/或从流体动力机械(1)拆卸时可在该接合部相互分离，而且，接合部(19)由至少两个相互重叠的部分接合面(20，21)构成，所述部分接合面位于壳体隔板(13，14)的彼此面对的区段(17，18)上，这里，在至少一个部分接合面中的重叠区域上设置有内部装有覆层(23，31)的凹槽，在壳体隔板(13，14)的拆卸状态，即壳体隔板在接合部(19)处分离的情况下，覆层(23，31)以凸出部从其中一个部分接合面(20，21)凸出，从而，在壳体隔板(13，14)的安装状态下，覆层(22，30)将各自贴靠到与其中一个部分接合面(20，21)相对的另一部分接合面(20，21)上，以此实现对接合部(19)的密封。

Description

用于流体动力机械的壳体隔板

技术领域

本发明涉及用于流体机械的壳体隔板，以及具有这种壳体隔板的流体动力机械。

背景技术

动力流机械，例如径流式涡轮压缩机，可被例如配置成具有轴和壳体的单轴压缩机，其中，轴带有串在它上面的工作轮，而壳体则包围在这些工作轮的四周。轴借助于轴承被径向且轴向安装在壳体外侧，在壳体内部，通过壳体的内部结构形成有从工作轮流出或流向工作轮的流动通道。工作轮，例如可配置成径流式工作轮，具有例如在轴向上的流入方向和在径向上的流出方向。各工作轮被依次流过，以使过程气体在工作轮之间被逐级压缩。在每个工作轮的流出一侧上，设置有环形扩散器，过程气体通过该环形扩散器被径向引导至外侧。通过位于环形扩散器之后的偏转通道的帮助，过程气体被偏转，并由回流通道沿径向向内地再次引导到下一个工作轮。在壳体中，壳体内部结构设置有对应的形状，以在壳体中通过壳体内部结构的相互配合形成环形扩散器、偏转通道和回流通道。

壳体内部结构通常配置成壳体隔板形式。每块壳体隔板由两半部构成，以使壳体隔板可在水平方向上分开。由此例如，通过将壳体隔板的一个半部附接到壳体的下部（沿水平方向对流体动力机械进行划分）或者内部壳体的下部（沿竖直方向对流体动力机械进行划分），并通过将另一半部紧固到上部来实现壳体隔板的安装。两个半部在其接触面上形成有接合部，该接合部可能由于生产误差和/或由于径流式涡轮压缩机操作期间的压力载荷所致的半部的变形而裂开，并因此出现漏气。这样，就会产生穿过接合部的泄漏，在具有高压力差的径流式涡轮压缩机中，该泄漏将尤其明显。泄漏在具有高压力比和小输送体积流量的径流式涡轮压缩机的情形中是特别不利的。径流式涡轮压缩机的效率会因泄漏而降低，由此，通过径流式涡轮压缩机来满足既定边界条件的所需功率消耗将升高。此外，针对径流式涡轮压缩机的压力比和输送体积流量量的最大可能预测精度受到相对高的容差的影响，这是因为，有可能会裂开的接合部对径流式涡轮压缩机的操作参数的实际影响很难预知。

这里，作为示例，可以在接合部设置O型环来作为补救措施。然而，这也有其不利之处，因为在壳体隔板的两半部发生相对运动时，O型环可能会被毁坏。同时，O型环不是对所有的热载荷和化学载荷都适用。也可以考虑在接合部中给壳体隔板的两个半部设置沟槽，从而在沟槽中布置滑键。就制造条件而言，为了用于将滑键插入到沟槽中的目的而必需的定位配件不能被维持，或者仅仅能维持以有限程度。结果是，这将导致在滑键和沟槽之间出现间隙，该间隙又会在壳体隔板的两侧之间形成连接通道，从而，通过接合部引起的泄漏可能会不利地增加。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于流体动力机械的壳体隔板及带有这种壳体隔板的流体动力机械，其中，所述流体动力机械具有高程度的效率。

按照本发明，提出一种用于流体动力机械的壳体隔板，其具有接合部，壳体隔板在被安装到所述流体动力机械中和/或从所述流体动力机械拆除时可在该接合部相互分开，而且，所述接合部由至少两个相互重叠的部分接合面构成，且所述接合面位于所述壳体隔板的面对的区段上，在至少其中一个部分接合面的重叠区域上设置有容纳了覆层的凹槽，在所述壳体隔板的拆卸状态，在该拆卸状态中所述壳体隔板在所述接合部处分离，所述覆层以凸出部从所述一个部分接合面凸出，从而，在所述壳体隔板的安装状态下，所述覆层将贴靠到面对所述一个部分接合面的、另一部分接合面上，从而实现对所述接合部的密封，其中，在重叠区域的一个部分接合面上设置有一个凹槽，在另一部分接合面上设置有另一凹槽，在所述凹槽中分别安置有覆层，其中所述覆层彼此重叠。

在第一次将壳体隔板安装到流体动力机械中时，壳体隔板设置有接合部和两个部分接合面。在形成于一个接合面上的凹槽中设置有覆层，该覆层从部分接合面凸出，以使覆层具有凸出部。若壳体隔板被安装到流体动力机械中，则两个部分接合面将放置成抵靠彼此，以使该覆层贴靠到与其相对的另一个部分接合面上。一旦两个部分接合面相互接触地安置到一起，则覆层将在其凸出部上被压紧。由此，覆层将紧密、水平地贴靠到与其相对的接合面上，从而，接合部将由覆层实现密封。这样，在流体动力机械的工作过程中，经接合部产生的过程气体的泄漏可被抑制，或者至少可被减少，由此，流体动力机械将具有改善的效率。

在流体动力机械中，可能会出现受生产条件决定的结构误差，该结构误差在已装配好的流体动力机械中会导致两个接合面不能完全贴靠在一起。这将导致在接合部上形成缝隙，而缝隙会在流体动力机械的工作过程中导致过程气体泄漏。通过给拆卸状态中的壳体隔板设置带有凸出部的覆层，则有可能实现，当壳体隔板已被安装而在两个接合面之间具有取决于制造误差的相应间隔时，覆层可以桥接这段间隔。由此，即使在流体动力机械具有大的结构误差时，处于安装状态的壳体隔板也可由覆层在接合部处进行密封，以使这种结构误差不会导致流体动力机械的性能参数的恶化。此外，流体动力机械的性能参数可通过传统方法以改善的方式进行预测，从而，可以目标明确地设计流体动力机械。这样，将减小如下风险，即，在可能进行的流体动力机械的试运行过程中，发现流体动力机械不能达到所要求的性能参数。为此，必须对流体动力机械进行相应修复，而按照本发明则不会有这种情况发生。

覆层优选为蜂窝层。蜂窝层可成本低廉地由相应成型的片状金属条制成，其中利用所述片状金属条来形成蜂窝层的蜂窝结构。蜂窝结构以这样的方式配置，即，在壳体隔板的安装状态下，片状金属条可被另一个部分接合面压紧。蜂窝层优选焊接在凹槽中。

作为备选及/或另外地，覆层优选为火焰喷涂或等离子喷涂的覆层。喷涂的覆层优选基于Ni-Al-Cr-基。

此外，还有利的是，在重叠区域中，在其中一个部分接合面上设置一个凹槽，而在另一个部分接合面上设置另一个凹槽，在这两个凹槽中分别容纳有覆层，使得两覆层彼此重叠布置。

在这里，有利的是，其中一个部分接合面的覆层为蜂窝层，而另一个部分接合面的覆层为喷覆层。在壳体隔板的拆装状态中，具有凸出部的蜂窝层被设置在一个部分接合面上，而喷覆层则设置在另一个部分接合面上。若两个接合面在安装过程中被放置成彼此抵靠，则蜂窝层将在自身可能发生变形的情况下被压入喷覆层中，结果是喷覆层和蜂窝层形成了接合部中的致密结构。

在另一部分接合面上的喷覆层的厚度优选将尺寸定为至少与蜂窝层的凸出部大小相同，从而，在安装壳体隔板时，蜂窝层将被压入喷覆层中。这样，在壳体隔板的安装状态下，由于蜂窝层将碰到另一部分接合面上的凹槽的底部（因制造公差而留有一定间隔），因此，喷覆层只会向蜂窝层的蜂窝状内空腔延展。由此，接合部就可通过蜂窝层和喷镀层以稳定、致密的方式实现密封。作为备选的优选方式，也可在喷覆层上配置凸出部。

壳体隔板，优选由下半部和上半部构成，在安装状态下，它们将在流体动力机械的旋转轴线所在的平面内形成接合部。这样，壳体隔板就由大小几乎相同的两个半部构成，从而，可简单地对壳体隔板进行安装和拆卸。优选在下半部上设置带蜂窝层的一个部分接合面，而在上半部设置另一带喷覆层的部分接合面。作为备选方案，优选在上半部设置带蜂窝层的部分接合面，而在下半部设置另一个带喷覆层的部分接合面。

优选的是，流体动力机械为径流式涡轮压缩机，其具有带环形扩散器、偏转通道和回流通道的径流式涡轮压缩机级，而环形扩散器、偏转通道和回流通道由至少两块壳体隔板构成。

附图说明

在下文中，将借助所附示意简图，对根据本发明的壳体隔板及根据本发明的径流式涡轮压缩机的一个优选实施例作进一步阐述。附图中：

图1  示出了径流式涡轮压缩机（沿水平方向分开）的纵剖面；

图2  示出了径流式涡轮压缩机（沿竖直方向分开）的纵剖面；

图3  示出了壳体隔板的接合部；

图4和图5  示出了壳体隔板接合部的详细剖面；

图6和图7  示出了壳体隔板接合部在俯视图中的细节。

具体实施方式

如图1和图2所示，径流式涡轮压缩机1具有壳体2（或者说，壳体2和内壳33）和转子3。在壳体2上设置有抽吸连接器4和压力连接器5，其中，抽吸连接器4在壳体2的内部开口到入口6中，而设置在壳体2内部的出口螺纹管7则与压力连接件5相通。

在如图1和图2所示的径流式涡轮压缩机1中，形成有六个径流式涡轮压缩机级(Radialturboverdichterstufe)8，其中各个径流式压缩机级8在各情形中均由工作轮9和转子3构成。每个工作轮9都具有沿转子3旋转轴线24的方向指向的流入方向，以及径向指向外侧的流出方向。在每个径流式涡轮压缩机级8中，布置有环形扩散器10，其在壳体2的内部沿径向向外延伸，并在叶轮9的“下游”与之相接。在流动方向上，紧接在环形扩散器10后面的是偏转通道11，其中来自环形扩散器10的过程气体，将在偏转通道11中偏转后进入回流通道12中，而在回流通道12中，过程气体将径向向内流向下一个径流式涡轮压缩机级8的工作轮9。

针对径流式涡轮压缩机级8，在壳体2中设置有第一壳体隔板13和第二壳体隔板14，而且，在它们所具有的轮廓和布置形式下，通过第一壳体隔板13与第二壳体隔板14的协同作用，可在壳体2中形成环形扩散器10、偏转通道11和回流通道12。

第一壳体隔板13具有圆柱形的外侧部15，并与壳体2的内部紧密接触，其中，第一壳体隔板13通过环形辐板16锁在壳体2中。第一壳体隔板13和第二壳体隔板14在构造上相似，因此，下面只涉及第一壳体隔板13。第一壳体隔板13具有下半部17和上半部18，从而，通过下半部分17和上半部分18形成有接合部19。下半部17和上半部18在几何造型上基本相同，以使接合部19位于径流式涡轮压缩机11的旋转轴线24所在的平面内。下半部17具有接合面20，而上半部18具有接合面21，这里，接合面20、21的外形轮廓被设计成相同，从而，当下半部分17被安装到上半部分18上以构成接合部19时，接合面20、21可完全重合。

图3为下半部17的接合面20的俯视图。在部分接合面20的内部区域中设置有凹槽22，该凹槽22的边缘与接合面20的边缘始终保持有一定间隔。这样，凹槽22就完全由部分接合面20包围。在凹槽22中安置有将凹槽22完全填满的蜂窝层23。如图6和图7所示，蜂窝层23由片状金属条25构成，而片状金属条25被制成波形，并相互接合成蜂窝状。在凹槽22的边缘设置有焊接金属27，而通过焊接金属27将蜂窝层23固定在凹槽22中。

如图4所示，蜂窝层23具有比凹槽22深度更大的高度28。从而，在蜂窝层23上将形成从接合面20凸出的凸出部29。在壳体隔板13的安装状态下，与下半部17的部分接合面20相对的上半部18的部分接合面21，具有凹槽30，其边缘与凹槽22的边缘平行地延伸。按照发展趋势，凹槽30配置成沿部分接合面21的延伸程度比凹槽22的更大，以使凹槽30可将凹槽22完全覆盖。通过这种方式，可杜绝安置在凹槽22中的蜂窝层23与凹槽30及部分接合面20的边缘接触。

在凹槽30中，设置有将凹槽30完全填满的喷覆层31。由凹槽30的深度可得出覆层厚度32，其取决于生产条件被配置成与凸出部29相等或更大。

在安装壳体隔板13时，上半部18被安放成使其部分接合面21在下半部17的部分接合面20上，由此，凹槽20和30将叠合。考虑到安置在凹槽22中的蜂窝层23的凸出部29，所述蜂窝层23将嵌入到喷覆层31中。这样，通过蜂窝层23和喷覆层31在接合部19中产生致密且稳固的构造。

Claims (11)

1.一种用于流体动力机械（1）的壳体隔板，其具有接合部（19），壳体隔板（13,14）在被安装到所述流体动力机械（1）中和/或从所述流体动力机械（1）拆除时可在该接合部相互分开，而且，所述接合部（19）由至少两个相互重叠的部分接合面（20,21）构成，且所述接合面位于所述壳体隔板（13,14）的面对的区段（17,18）上，在至少其中一个部分接合面（20,21）的重叠区域上设置有容纳了覆层（23,31）的凹槽（22,30），在所述壳体隔板（13,14）的拆卸状态，在该拆卸状态中所述壳体隔板在所述接合部（19）处分离，所述覆层（23,31）以凸出部（29）从所述一个部分接合面（20,21）凸出，从而，在所述壳体隔板（13,14）的安装状态下，所述覆层（22,30）将贴靠到面对所述一个部分接合面（20,21）的、另一部分接合面（20,21）上，从而实现对所述接合部（19）的密封，其中，在重叠区域的一个部分接合面（21）上设置有一个凹槽（22），在另一部分接合面（21）上设置有另一凹槽（30），在所述凹槽中分别安置有覆层（23,30），其中所述覆层（23,30）彼此重叠。

2.按照权利要求1所述的壳体隔板，其中，所述覆层为蜂窝层（23）。

3.按照权利要求2所述的壳体隔板，其中，所述蜂窝层（23）被焊接到所述凹槽（22）中。

4.按照权利要求1所述的壳体隔板，其中，所述覆层为火焰喷涂的或等离子喷涂的喷覆层（30）。

5.按照权利要求4所述的壳体隔板，其中，所述喷覆层（30）具有Ni-Al-Cr基。

6.按照权利要求1所述的壳体隔板，其中，所述一个部分接合面（20）的覆层为蜂窝层（23），另一部分接合面（21）的覆层为喷覆层（30）。

7.按照权利要求6所述的壳体隔板，其中，所述另一部分接合面（21）的喷覆层（30）的层厚度（32）被设定尺寸为至少与所述蜂窝层（23）的凸出部（29）的高度具有相同大小，从而，在所述壳体隔板（13,14）的安装状态下，所述蜂窝层（23）将被压入到所述喷覆层（30）中。

8.按照权利要求1至7中任一项所述的壳体隔板，其中，所述壳体隔板（13,14）由下半部（17）和上半部（18）构成，在所述安装状态下，它们将在所述流体动力机械（1）的旋转轴线（24）所在的平面内形成所述接合部（19）。

9.按照权利要求8所述的壳体隔板，其中，在所述下半部（17）上设置有带蜂窝层（23）的一个部分接合面（20），而在所述上半部（18）上设置有带喷覆层（31）的另一部分接合面（21）。

10.带有按照权利要求1至9中任一项所述的壳体隔板（13,14）的流体动力机械。

11.按照权利要求10所述的流体动力机械，其中，所述流体动力机械为径流式涡轮压缩机（1），其具有带环形扩散器（10）、偏转通道（11）和回流通道（12）的径流式涡轮压缩机级（8），而所述环形扩散器（10）、所述偏转通道（11）和所述回流通道（12）由至少两块壳体隔板（13,14）构成。

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