CN105324554A - 轴流膨胀机 - Google Patents

Abstract

轴流膨胀机(1)包括：外壳体(2)，该外壳体设置有吸入口(5)和排放口(6)，气体通过该排放口从外壳体(2)中排出；内壳体(9)，气体通道形成在该内壳体内侧，并且内壳体设置有第一连通部(10a)和第二连通部(10b)，第一连通部使气体通道与吸入口(5)连通，第二连通部使气体通道与排放口(6)连通；转子轴(4)，该转子轴在沿轴线(P)的方向上延伸；轴承(7)，该轴承被配置为支撑转子轴(4)；静子叶片(31)，该静子叶片从内壳体(9)的内周边向内伸出；以及活动叶片(32)，该活动叶片从转子轴(4)上向外伸出。内壳体(9)、转子轴(4)、轴承(7)、静子叶片(31)和活动叶片(32)被一体地组装，并且组装后的元件被插入到外壳体(2)中。

Description

轴流膨胀机

相关申请的交叉引用

本申请要求Mori和Nagao于2013年6月28日提交的序列号为61/840,802、发明名称为“轴流膨胀机”的美国临时专利申请的优先权。

技术领域

本发明涉及一种膨胀机，其是一种用于制冷循环等等的旋转机械。

背景技术

传统地，使用制冷循环生成诸如LNG和LPG的液化气体，并且使氮气和氢气液化以从空气中将它们分离，当在冷却过程中通过膨胀机使诸如氮气的气体膨胀时，该制冷循环使用冷能。

然而，作为用作膨胀机的旋转机械，只有具有小流量的用于气体膨胀的离心式膨胀机是已知的，并且当在大型工厂内产生液化气体时需要多个该离心式膨胀机。由于这个原因，考虑成本的增加、安装空间的增大以及维护特征，将这种旋转机械用于大型工厂并不可取。

因而，设想了采用轴流旋转机械作为膨胀机，以便能够在大型工厂中应对具有大流量的气体的膨胀，并且解决上述问题。当轴流旋转机械被采用时，活动叶片的高度尺寸增大，用于应对大流量，并且推进功率的出现成为了问题。然而，例如通过采用双向流动型结构，例如在下面的专利文献1中公开的轴流涡轮，能够抵消该推进功率，并且在这方面性能不会下降。

现有技术文献

专利文献1：日本专利申请，首次公开号2003-27901。

然而，考虑到对诸如转子轴和叶片元件的内部件的检查，对于旋转机械需要可以从壳体中移除内部件。在专利文献1中公开的轴流涡轮没有公开这种用于从壳体中移除内部件的结构。然而，虽然具有用于在水平面内将壳体分割成两部分的结构，并且通常使用该分割结构。在用于制冷循环的膨胀机中，由于待膨胀气体为如上所述的氮气等等，与专利文献1中的气体为蒸汽的实例相比，壳体的内部承受高压。由于这个原因，可能从分割表面处出现气体泄漏。

考虑这种情况获得了本发明，并且本发明的目的是提供一种能够增大流量并应对高压的轴流膨胀机。

发明内容

在本发明中，提供了一种轴流膨胀机，用于膨胀在沿着轴流膨胀机的轴线的方向上流动的气体，包括：

圆柱形外壳体，该圆柱形外壳体以该轴线为中心，并且设置有吸入口和排放口，气体通过该吸入口被吸入到外壳体中，排放口相对于吸入口形成在外壳体的两个端部中，其中气体通过外壳体的两个端部从外壳体中排出；

圆柱形内壳体，该圆柱形内壳体以该轴线为中心，固定在外壳体内侧，并且气体通道形成在圆柱形内壳体内侧，其中内壳体设置有第一连通部和第二连通部，第一连通部使气体通道与吸入口连通，第二连通部使气体通道与排放口连通；

转子轴，该转子轴容纳在内壳体内侧，并且转子轴的轴向中心与该轴线对齐以在沿轴线的方向上延伸；

轴承，该轴承固定在内壳体上，并且被配置为支撑转子轴以便能够相对于内壳体绕轴线旋转；

多个静子叶片，该多个静子叶片固定到内壳体上以从内壳体的内周边向内伸出，并且设置在气体通道内侧以沿轴线的方向间隔地被分开；以及

多个活动叶片，该多个活动叶片固定到转子轴上以从转子轴上向外伸出，并且设置在气体通道内侧以与所述多个静子叶片交替；其中，

内壳体、转子轴、轴承、静子叶片和活动叶片被一体地组装，并且组装后的元件在沿轴线的方向上被插入到外壳体中。

根据本发明，轴流膨胀机为所谓的双流向型膨胀机，在双流向型膨胀机中待膨胀的气体被从吸入口通过第一连通部引入到气体通道中，其中静子叶片排和活动叶片排放置在该气体通道中，气体在气体通道内侧在沿膨胀机的轴线的双方向上流动，并且通过第二连通部从排放口排出。因而，由于通过使气体流动到静子叶片排和活动叶片排之间的气体通道中能够抵消沿推进方向作用在转子轴上的力，因此即使由于流量增大增大了活动叶片排的尺寸，也能执行稳定的操作。

此外，由于组装后的元件被容纳在内壳体中，并且被插入到壳体中，其中在组装后的元件中转子轴、轴承、静子叶片排和活动叶片排被一体地组装，因此在外壳体中不存在分割表面等。因此，可以降低部件的数量。此外，由于在外壳体中不存在分割表面等，没有来自分割表面的气体泄漏，并且不需要进行用于泄漏的测量。

由于具有轴承的组装后的元件可以被插入并安装到外壳体中，因此不需要提供轴承座来支撑轴承。此外，由于不需要调整外壳体和轴承座之间的对齐，因此可以容易地将组装后的元件安装到外壳体上。

可以优选地使得本发明的轴流膨胀机的内壳体包括：

内壳体主体，该内壳体主体具有所述静子叶片，第一连通部和第二连通部形成在内壳体主体中；以及

端头元件，该端头元件固定在内壳体主体的沿轴线的方向上的两个端部上，并且轴承固定在端头元件上。

根据本发明，由于内壳体被分为内壳体主体和端头元件，因此安装轴承和转子轴变得容易。

可以优选地使得本发明的轴流膨胀机的内壳体主体包括：

主体，该主体具有所述静子叶片，第一连通部形成在主体中；以及

连接部，该连接部固定在该主体的沿轴线的方向上的两个端部上，端头元件固定在连接部上，并且第二连通部形成在连接部中。

根据本发明，内壳体主体可以被分为主体和连接部。因此，即使内壳体中的静子叶片排、活动叶片排和转子轴由于流量增大而尺寸增大，也可以简单地组装膨胀机。

可以优选地使得本发明的轴流膨胀机的连接部包括：

环形凸起，该环形凸起从连接部的面向沿轴线的一个方向的端表面上在沿轴线的一个方向上凸出；以及

环形内凹部，该环形内凹部形成在所述主体的面向沿轴线的另一个方向的表面上，以在沿轴线的一个方向上凹陷，并且该凸起装配到环形内凹部上。

根据本发明，通过将凸起与内凹部装配容易地执行连接部与主体之间的对齐，并且因而可以容易地组装内壳体。

可以优选地使得本发明的轴流膨胀机的端头元件包括排放导向元件，该排放导向元件固定在端头元件的端表面上以定位在气体通道中，并且该排放导向元件具有导向表面，该导向表面形成为将气体引向第二连通部，并且其中，

该导向表面随着从端头元件的中间沿轴线方向离开径向向外倾斜。

根据本发明，穿过气体通道中的活动叶片排和静子叶片排的气体可以被平滑地导向，以通过第二连通部从排放口排出。

根据本发明的轴流膨胀机，由于其中集成有转子轴、静子叶片排和活动叶片排的双流向型组件被插入到壳体中，轴流膨胀机的流量可以增大，并且能够承受高压。

附图说明

图1是示出了与本发明的实施例有关的轴流膨胀机的整体剖视图。

图2是示出了与本发明的实施例的修改例有关的轴流膨胀机的整体剖视图。

具体实施方式

在下文中，将描述与本发明的实施例有关的轴流膨胀机1。该轴流膨胀机1被用作用于制冷循环的膨胀机，并且它执行氮气G的膨胀。如图1所示，轴流膨胀机1包括圆柱形成形的外壳体2以及可插入到外壳体2内的组件3。

外壳体2为以轴线P为中心的圆柱体，并且被成形为相对于假想线L在图1的左侧和右侧对称，该假想线在沿着轴线P的方向的中心位置垂直于轴线P。此外，外壳体2具有吸入口5，该吸入口被成形为在该中心位置沿外壳体2的径向伸出，在该中心位置处画出了假想线L。吸入口5设置有沿径向穿过的通孔，通过该通孔外壳体2的内侧和外侧彼此连通，并且氮气G可以通过该通孔引入外壳体2中。此外，吸入口5设置有法兰部5a，该法兰部在吸入口5的外端具有沿径向更大的外直径。吸入口5可以通过该法兰部5a与吸入管(未示出)连接。

此外，外壳体2设置有两个排放口6，它们相对于轴线P位于与吸入口5相对的一侧上，以便沿外壳体2的径向伸出，其中排放口6中的一个与外壳体2的沿轴线P的方向的一个端部P1接近地定位(即图1的左侧)，并且排放口6中的另一个与外壳体2的另一个端部P2接近地定位(即图1的右侧)。排放口6中的每一个都具有将外壳体3的内侧与外壳体的外侧连通的通孔，并且通过该通孔氮气G可以排出到外壳体2的外侧。此外，法兰部6a沿排放口6的径向设置在外侧端部处，其中法兰部被成形使得接近外壳体2的外周表面的法兰部6a的外直径被增大。排放口6可以通过该法兰部6a与排放管(图1中未示出)连接。

外壳体2设置有凸起2b，该凸起在沿轴线P的方向的另一个端部P2的端部处沿径向环形地向内凸出。当将组件3从外壳体2的一个端部P1插入壳体2内时，该凸起2B与组件3结合，并且限制外壳体2从另一个端部P2凸出到外壳体2的外侧。即，组件3仅能从外壳体2的一个端部P1插入到外壳体2中。

沿径向向外环形地凹陷的壳体内凹部2c被成形在接近外壳体2的内周表面2a的一个端部P1的位置处。限制环30被装配到该壳体内凹部2c中。

在下面，将描述组件3。组件3包括转子轴4、支撑转子轴4的一对轴承7和内壳体9，内壳体覆盖转子轴，并且轴承7固定在内壳体上。组件3设置有静子叶片排31和活动叶片排32，静子叶片排形成在内壳体9内侧，并且活动叶片排形成在转子轴4上以便在沿轴线P的方向上与该静子叶片排31相邻。

转子轴4被成形为以该轴线P为中心的杆形，并且在沿轴线P的方向上延伸。此外，转子轴4被成形为在沿轴线P的方向的一侧P1和另一侧P2上相对于假想线L对称。

轴承7被分别设置在沿轴线P的方向的一个端部P1和另一个端部P2上，并且被固定在内壳体9上以便绕轴线P旋转支撑转子轴4。

内壳体9被成形为以该轴线P为中心的圆柱形，并且覆盖转子轴4。内壳体9设置有内壳体主体10和端头元件25，内壳体主体放置在沿轴线P的方向的中心位置处，并且每个端头元件固定在沿内壳体主体10的轴线P的方向的一个端部P1和另一个端部P2上。内壳体9被成形为大致圆柱形并且在外壳体2内限定内空间S。

内壳体主体10设置有分隔外壳(主体)11以及第一和第二排放部壳体(连接部)12，分隔外壳被放置在沿轴线P的方向的中心位置处。第一排放部壳体12被放置在分隔外壳11和端头元件25中的一个端头元件(即第一端头元件25A)之间，并且第二排放部壳体12被放置在分割外壳11和端头元件25中的另一个端头元件(即第二端头元件25B)之间。

分隔外壳11设置有圆柱形部15、外环形部16和内环形部17，圆柱形部被成形为大致圆柱形并且沿轴线P的方向延伸，外环形部从圆柱形部15上沿径向环形地向外伸出，其中外环形部的外直径被成形为大于圆柱形部15的外直径，内环形部从圆柱形部15上沿径向环形地向内伸出，并且其中内环形部的内直径被成形为小于圆柱形部15的内直径。

外环形部16与外壳体2的内周表面2a结合，并且沿外壳体2的圆周方向形成以轴线P为中心的第一环形空间S1。外环形部16设置有作为沿径向穿过的通孔的第一连通部10a，使得第一环形空间S1与外壳体2中的吸入口5连通。

此外，围绕圆柱形部15圆周地凹陷的槽部10d分别形成在外环形部16的沿轴线P的相反方向朝向的两个侧表面上。环形固定装置20的第一凸起(多个凸起)20a装配在槽部10d上。

内环形部17从圆柱形部15上朝向转子轴4伸出，并且内环形部沿轴线P的方向的尺寸小于外环形部16的该尺寸。内环形部17的圆周内表面被形成为面向转子轴4，并且在内环形部17中形成以轴线P为中心的第二环形空间S2。此外，内环形部17设置有开口10e，通过该开口第二环形空间S2与转子轴4和圆柱形部15之间的空间连通。

几个静子叶片排31固定在靠近外壳体2的一个端部P1的圆柱形部15的内侧表面上，使得叶片从圆柱体部15的内周表面15a向内伸出。其余静子叶片排31固定在靠近外壳体2的另一个端部P2的圆柱形部15的内侧表面上，使得叶片从内周表面15a向内伸出。此外，在圆柱形部15中在沿轴线P的方向的中心位置形成有第三连通部10c，第三连通部沿径向穿过并且通过该第三连通部第一环形空间S1和第二环形空间S2彼此连通。多个导向叶片18沿周向间隔地设置在第三连通部10c中。

从外壳体2的吸入口5吸入的氮气G通过第一连通部10a被引入到第一环形空间S1中，在第三连通部10c中被导向叶片18整流，然后流入第二环形空间S2。此后，氮气G通过开口10e从第二环形空间S2朝向外壳体2的一个端部P1和另一个端部P2流出。即，氮气G通过作为氮气G的气体通道的转子轴4和圆柱形部15之间的空间流入内空间S。

第一排放部壳体12相对于分隔外壳11与靠近外壳体的一个端部P1的外壳体2的内表面连接，并且第二排放部壳体12相对于分隔外壳11与靠近外壳体的另一个端部P2的外壳体2的内表面连接。第一排放部壳体12具有环形固定装置20和圆柱形主体21，该环形固定装置与外环形部16的一个侧表面接触并与其固定，圆柱形主体从环形固定装置20沿着轴线P的方向朝向外壳体2的一个端部P1延伸，以将端头元件25中的一个端头元件固定在它自身上。第二排放部壳体12具有另一个环形固定装置20和另一个圆柱形主体21，该另一个环形固定装置与外环形部16的另一个侧表面接触并与其固定，另一个圆柱形主体从环形固定装置20沿着轴线P的方向朝向外壳体2的另一个端部P2延伸，以将端头元件25中的另一个端头元件固定在它自身上。

环形固定装置20被成形为以轴线P为中心的环形，以与外环形部16接触，并通过螺栓固定。此外，第一排放部壳体12的环形固定装置20具有第一凸起20a，该第一凸起沿周向成形为环形，并且装配到形成在外环形部16的一个侧表面上的槽部10d上。此外，第二排放部壳体12的环形固定装置20具有另一个第一凸起20a，该另一个第一凸起沿周向成形为环形，并且装配到形成在外环形部16的另一个侧表面上的槽部10d上。

圆柱形主体21与环形固定装置20一体形成。圆柱形主体21的外周表面21a在沿轴线P的方向上延伸，圆柱形主体21与外壳体2的内周表面2a结合。端头元件25A通过螺栓等固定在第一排放部壳体12的圆柱形主体21的远端表面上。此外，端头元件25B通过螺栓等固定在第二排放部壳体12的圆柱形主体21的远端表面上。沿周向成形为环形的第二凸起21b形成在第一排放部壳体12的圆柱形主体21的内表面上，靠近圆柱形主体21的远端表面定位。此外，沿周向成形为环形的另一个第二凸起21b形成在第二排放部壳体12的圆柱形主体21的内表面上，靠近圆柱形主体21的远端表面定位。

此外，第一排放部壳体12的圆柱形主体21设置有作为沿径向穿过的通孔的第二连通部10b，以便使内空间S和外壳体2中的排放口6彼此连通。此外，第二排放部壳体12的圆柱形主体21设置有作为沿径向穿过的通孔的另一个第二连通部10b，以便使内空间S和外壳体2中的排放口6彼此连通。在内空间S内的流过静子叶片排31和活动叶片排32之间的气体通道的氮气G通过第二连通部10b被从排放口6排出到外壳体2的外侧。

第一端头元件25A(25)通过螺栓等固定到第一排放部壳体12的圆柱形主体21上，以便沿轴线P的方向面向分隔外壳11。第二端头元件25B(25)通过螺栓等固定到第二排放部壳体12的圆柱形主体21上，以便沿轴线P的方向面向分隔外壳11。

第一端头25A成形为以轴线P为中心的环形，并且设置有台阶部27A，台阶部27A通过从面向外壳体2的一个端部P1的端表面以轴线P为中心呈盘形地内凹而具有三个台阶。由于这样，从而面向径向的三个表面，第一表面27Ad、第二表面27Ae和第三表面27Af，以及面向轴线P的方向的三个表面，第一台阶表面27Aa、第二台阶表面27Ab和第三台阶表面27Ac顺序地从外壳体2的一个端部P1形成。轴承7与第二台阶表面27Ab和第二表面27Ae结合，并且通过螺栓等固定。

此外，第一端头25A设置有内台阶部26A，当沿径向观察时内台阶部具有台阶形状的两个台阶，它们通过在面向外壳体2的另一个端部P2的表面上沿径向在外端部位置以轴线P为中心呈环形地凹陷形成。面向径向的两个表面，第一表面26Ac和第二表面26Ad，从外壳体2的另一个端部P2上顺序地形成，并且面向轴线P的方向的两个表面，第一台阶表面26Aa和第二台阶表面26Ab从外壳体2的另一个端部P2上顺序地形成。圆柱形主体21的第二凸起21b装配到第一台阶表面26Aa和第一表面26Ac上，并且位于端头元件25侧的前端部而不是圆柱形主体21的第二凸起21b装配到第二台阶表面26Ab和第二表面26Ad上。在该状态下，第一端头25A沿径向在外端部的端部固定在圆柱形主体21上。

环形排放导向件28布置在第一端头25A的面向外壳体2的另一个端部P2的侧表面上，在沿轴线P的方向上面向分隔外壳11。排放导向件28具有导向表面28a，该导向表面随着靠近外壳体2的一个端部P1(即随着与沿轴线P的方向的中心位置分离)从内侧沿径向向外逐渐弯曲。导向表面28a引导氮气G朝向形成在第一排放部壳体12中的第二连通部10b流动，该氮气被从吸入口5吸入，并在内空间S中的气体通道内朝向外壳体2的一个端部P1流动。此外，排放导向件28的内周表面面向转子轴4的外周表面4a，并且用于减少气体泄漏的密封元件40设置在排放导向件28和转子轴4之间。

此外，第一端头25A形成有端头内凹部25Aa，该端头内凹部在沿轴线P的方向和径向上环形地凹陷，使得在外壳体2的一个端部P1上沿径向的外端部的角部被挖槽。在整个组件3被插入到外壳体2内的状态下，端头内凹部25Aa面向壳体内凹部2c定位，并且端头内凹部25Aa和壳体内凹部2c中面向外壳体2的一个端部P1的表面是同一表面。在该状态下，设置有限制环30，限制环被装配到端头内凹部25Aa和壳体内凹部2c上，并且限制第一端头25A向外壳体2的一个端部P1的移动。

第二端头25B成形为与第一端头25A中的环形相同的环形，并且设置有台阶部27B，台阶部27B通过从面向外壳体2的另一个端部P2的端表面以轴线P为中心呈盘形地内凹而具有两个台阶。由于这样，面向径向的两个表面，第一表面27Bc和第二表面27Bd，以及面向轴线P的方向的两个表面，第一台阶表面27Ba和第二台阶表面27Bb顺序地从外壳体2的另一个端部P2形成。轴承7与第二台阶表面27Bb和第二表面27Bd结合，并且通过螺栓等固定。

此外，与第一端头25A相同，第二端头25B设置有内台阶部26B，当沿径向观察时内台阶部具有台阶形状的两个台阶，它们通过在面向外壳体2的一个端部P1的表面上沿径向在外端部位置以轴线P为中心呈环形地凹陷形成，并且形成第一表面26Bc、第二表面26Bd、第一台阶表面26Ba和第二台阶表面26Bb。在该状态下，第二端头25B沿径向在外端部固定在圆柱形主体21上。

与第一端头25A相同，环形排放导向件28布置在第二端头25B的面向外壳体2的一个端部P1的侧表面上，在沿轴线P的方向上面向分隔外壳11。排放导向件28具有导向表面28a，该导向表面随着靠近外壳体2的另一个端部P2(即随着与沿轴线P的方向的中心位置分离)从内侧沿径向向外逐渐弯曲。导向表面28a引导氮气G朝向形成在第二排放部壳体12中的第二连通部10b流动，该氮气被从吸入口5吸入，并在内空间S中的气体通道内朝向外壳体2的另一个端部P2流动。此外，排放导向件28的内周表面面向转子轴4的外周表面4a，并且用于减少气体泄漏的密封元件40设置在排放导向件28和转子轴4之间。

此外，在第二端头25B中，在外壳体2的另一个端部P2上，一体设置有端头凸起25Ba，该端头凸起从沿径向的中间位置以轴线P为中心朝向另一个端部P2环形地伸出。朝向端头凸起25Ba的径向面向的表面与外壳体2中的凸起2b结合。此外，在端头凸起25Ba的沿径向的外部位置处，第二端头25B的面向外壳体2的另一个端部P2的端表面与凸起2b结合。即，第二端头25B的从外壳体2朝向另一个端部P2的凸出被凸起2b限制。从而，在沿轴线P的方向上整个组件3的向另一个端部P2的凸出被限制。

接下来，将描述静子叶片排31和活动叶片排32。静子叶片排31为在分隔外壳11内固定在圆柱形部15上的叶片元件，并且多个静子叶片排沿轴线P的方向间隔地被设置在插入到内环形部17的开口10e和设置在端头元件25中的排放导向件28的导向表面28a之间的位置处。此外，在实施例中，四个静子叶片排31设置在外壳体2的一个端部P1和另一个端部P2中的每个中，以使得相对于作为在沿轴线P的方向上的中心位置的假想线L对于在沿轴线P的方向上一个端部P1和另一个端部P2是对称的。

静子叶片排31中的每一排包括多个静子叶片31a，它们以预定间隔周向地设置在圆柱形部15的内周表面15a上。静子叶片31a通过设置在圆柱形部15的内周表面15a上的环形分隔件33固定到圆柱形部15上，并且面向转子轴4的外周表面4a沿径向向内延伸，即朝向转子轴4。

虽然将省略详细说明，但是静子叶片31a的每个静子叶片形成叶片形的截面，其中面向沿周向的一端的背侧面具有凸起形状，并且面向沿周向的另一端的腹侧面具有内凹形状，并且设置了用于减小在面向转子轴4的位置处的泄漏流的密封元件41。

活动叶片排32为叶片元件，叶片元件固定在转子轴4的外周表面4a上，并且活动叶片排32在静子叶片排31中的每一排的下游侧的位置处与静子叶片排31相邻交替地设置，即接近外壳体2的一个端部P1而不是开口10e。此外，在沿轴线P的方向的另一个端部P2的位置而不是开口10e处，也与静子叶片排31相邻交替地设置活动叶片排32。以这种方式，在本实施例中，在沿轴线P的方向的一个端部P1和另一个端部P2的每个中设置四排，以使得相对于作为在沿轴线P的方向上的中心位置的假想线L对于在沿轴线P的方向上的一个端部P1和另一个端部P2是对称的。

活动叶片排32中的每一排包括多个活动叶片32a，它们以预定间隔周向地设置在转子轴4的外周表面上，活动叶片32a固定到转子轴4上，并且沿径向向外延伸，即朝向用于固定静子叶片31a的分隔件33。

虽然将省略详细说明，但是活动叶片32a的每个活动叶片形成叶片形的截面，其中面向沿周向的该另一端的背侧面具有凸起形状，并且面向沿周向的该一端的腹侧面具有内凹形状。

以这种方式，内空间S中设置有静子叶片排31和活动叶片排32的部分作为氮气G的气体通道，从开口10e流入的氮气G分配在气体通道中，氮气G的压力能转化为速度能，并且最终转化为转子轴4的旋转动能。当在外壳体2的一个端部P1和另一个端部P2中流通时，即当在气体通道中向下分配时，氮气G压力下降并且膨胀。

在轴流膨胀机1中，采用了所谓的双向流动型，其使得氮气G从外壳体2的设置在沿轴线P的方向的中心位置处的吸入口5通过第一连通部10a在内空间S的气体通道中流动，进一步使得氮气G在外壳体2的气体通道中沿一个端部P1和另一个端部P2的方向分配，并且使得氮气G通过第二连通部10b流出排放口6。

因而，当氮气G通过穿过气体通道使转子轴4旋转而被减压并膨胀时，由于活动叶片排32的旋转产生了作用在沿轴线P的方向上的推进功率。这里，通过使组件3中的结构为双向流动型，抵消了在沿轴线P的每个方向上产生的推进功率，并且即使活动叶片排32由于流量增大而增大以及产生的推进功率增大，稳定的操作也是可能的。

此外，在组件3中，静子叶片排31和活动叶片排32相对于假想线L被对称地设置。由于这个原因，推进功率相对于沿轴线P的方向的中心位置的假想线L在外壳体2的一个端部P1和另一个端部P2中对称地产生。因而，可以进一步增大抵消推进功率的效果。

此外，由于转子轴4、静子叶片排31和活动叶片排32在被内壳体10覆盖的状态下被集成，并且组件3被插入到外壳体2中，因此在外壳体2中不存在分割表面。因而，外壳体2不需要固定部件等，并且因而可以降低部件的数量。

此外，由于在外壳体2中不存在分割表面，氮气G不会通过分割表面从内空间S中泄漏，并且不需要泄漏测量。

此外，在轴承7也被包括在组件3的状态下，可以通过将组件3插入外壳体2中来安装该组件3。为此，不需要在外壳体2外侧单独地提供支撑座以支撑轴承7。因而，由于也不需要外壳体2和轴承座之间的对准调整等，节省劳力的安装是可能的。

此外，组件3中的内壳体9设置有分隔外壳11、排放部壳体12和端头元件25。因而，即使组件3根据流量的增加而增大尺寸，也可以容易地组装组件3。

此外，在第一凸起20a装配在槽部10d的状态下执行内壳体主体10的排放部壳体12和分隔外壳11的固定作业。此外，由于在内台阶部26A装配在第二凸起21b的状态下执行排放部壳体12和端头元件25的固定作业，因此容易执行其定位，并且因而可以减小安装所需的劳动力。

此外，由于端头元件25设置有排放导向件28，穿过静子叶片排31和活动叶片排32之间的气体通道的氮气G可以被导向表面28a沿径向向外引导，并且因而氮气G可以通过第二连通部10b从排放口6平滑地排出。

根据该实施例的轴流膨胀机1，具有转子轴4、轴承7、静子叶片排31和活动叶片排32并且被集成在外壳体2中的双向流动型组件3被插入到外壳体2中。由于这个原因，由于流量可以增大并且可以阻止氮气G从外壳体2泄漏，因此能够应对高压。

已经详细描述了本发明的实施例。然而，在不脱离本发明的技术理念的范围内可以进行一些设计改变。例如，在本发明的实施例中，虽然内壳体9设置有排放部壳体12、分隔外壳11和端头元件25，这些部件可以为一体的结构。

此外，端头元件25和排放导向件28也可以为类似内壳体9的一体结构。

此外，虽然形成有第一凸起20a和第二凸起21b，其在相互固定排放部壳体12、分隔外壳11和端头元件25时防止位置偏差，然而它们的形状和形成位置不限于上述实施例。

此外，在上述实施例中，吸入口5被设置在沿轴线P的方向的中心位置处，排放口6被设置在外壳体2的一个端部P1和另一个端部P2中，并且静子叶片排31和活动叶片排32被放置为使得一个端部P1和另一个端部P2相对于在沿轴线P的方向上的中心位置完全双边对称。然而，吸入口5的安装位置不限于中心位置，排放口6可以至少设置在两端的位置处，该两端为相对于吸入口5的一个端部P1和另一个端部P2，并且静子叶片排31和活动叶片排32可以不设置为相对于假想线L在一个端部P1和另一个端部P2中完全对称。

此外，如图2所示，轴流膨胀机可以为轴流膨胀机50，其设置有吸入口51和52，吸入口51和52在吸入口之间沿轴线P在周向方向上具有空间，以在画出假想线L的中心位置处沿轴线P在径向方向上向外伸出。轴流膨胀机50具有两部分结构，能够使从吸入口51供应的气体G1流到外壳体2的一个端部P1的排放口61，并且能够使从吸入口52供应的气体G2流到外壳体2的另一个端部P2的排放口62。因而，能够执行使每个具有不同条件的气体G1和G2分配的操作。

此外，凸起2b可以不必设置在外壳体2中，并且在该实例中，能够从一个端部P1和另一个端部P2插入组件3。此外，排放导向件28的导向表面28a可以不是弯曲的，并且可以成形为当沿周向观察时呈线性倾斜。

此外，在第三连通部10c中间隔地圆周地设置的多个导向叶片18可以不必具有叶片形状，而是其沿轴线P的方向的截面可以为圆形等等。

虽然上面已经描述并图示了本发明的优选实施例，但是应当理解它们是本发明的示例性实施例，并且不被认为是限制性的。在不脱离本发明的实质和范围的情况下可以进行增加、删减、替代以及其它修改。因此，本发明并不由前述说明限定，而是仅由所附的权利要求书的范围限定。

Claims (5)

1.一种轴流膨胀机，用于膨胀在沿着轴流膨胀机的轴线的方向上流动的气体，包括：

圆柱形外壳体，该圆柱形外壳体以该轴线为中心，并且设置有吸入口和排放口，气体通过该吸入口被吸入到外壳体中，排放口相对于吸入口形成在外壳体的两个端部中，其中气体通过外壳体的两个端部从外壳体中排出；

圆柱形内壳体，该圆柱形内壳体以该轴线为中心，固定在外壳体内侧，并且气体通道形成在圆柱形内壳体内侧，其中内壳体设置有第一连通部和第二连通部，第一连通部使气体通道与吸入口连通，第二连通部使气体通道与排放口连通；

转子轴，该转子轴容纳在内壳体内侧，并且转子轴的轴向中心与该轴线对齐以在沿轴线的方向上延伸；

轴承，该轴承固定在内壳体上，并且被配置为支撑转子轴以便能够相对于内壳体绕轴线旋转；

多个静子叶片，该多个静子叶片固定到内壳体上以从内壳体的内周边向内伸出，并且设置在气体通道内侧以沿轴线的方向间隔地被分开；以及

多个活动叶片，该多个活动叶片固定到转子轴上以从转子轴上向外伸出，并且设置在气体通道内侧以与所述多个静子叶片交替；其中，

内壳体、转子轴、轴承、静子叶片和活动叶片被一体地组装，并且组装后的元件在沿轴线的方向上被插入到外壳体中。

2.根据权利要求1所述的轴流膨胀机，其中内壳体包括：

内壳体主体，该内壳体主体具有所述静子叶片，第一连通部和第二连通部形成在内壳体主体中；以及

端头元件，该端头元件固定在内壳体主体的沿轴线的方向上的两个端部上，并且轴承固定在端头元件上。

3.根据权利要求2所述的轴流膨胀机，其中内壳体主体包括：

主体，该主体具有所述静子叶片，第一连通部形成在主体中；以及

连接部，该连接部固定在该主体的沿轴线的方向上的两个端部上，端头元件固定在连接部上，并且第二连通部形成在连接部中。

4.根据权利要求3所述的轴流膨胀机，其中连接部包括：

环形凸起，该环形凸起从连接部的面向沿轴线的一个方向的端表面上在沿轴线的一个方向上凸出；以及

环形内凹部，该环形内凹部形成在所述主体的面向沿轴线的另一个方向的表面上，以在沿轴线的一个方向上凹陷，并且该凸起装配到环形内凹部上。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的轴流膨胀机，其中端头元件包括排放导向元件，该排放导向元件固定在端头元件的端表面上以定位在气体通道中，并且该排放导向元件具有导向表面，该导向表面形成为将气体引向第二连通部，并且其中，

该导向表面随着从端头元件的中间沿轴线方向离开径向向外倾斜。