具体技术细节
[0006] 在这种情况下，申请人已经观察到，可以改进上述文献WO2012/093299中图示和描述的涡轮，以进一步帮助接近涡轮的各部件并且允许甚至更容易且更有效地进行维护，而不必从涡轮自身中移除工作流体。
[0007] 特别地，申请人已经觉察到，需要能在旋转轴线处接近转子的前部面，其中存在将轴限制到转子自身上的器件，而不必清空工作流体在其内流动的回路。
[0008] 申请人已经发现可以采用如下方法来实现上述目的：将静密封件布置在转子和定子之间并且相对于转子叶片和定子叶片位于径向内侧位置处，静密封件在涡轮停止时能够抵接定子和转子，从而密封位于所述静密封件径向外侧处并且被界定在定子和转子之间的空间。
[0009] 更具体而言，根据第一方面，本发明涉及一种膨胀式涡轮，包括：
[0010] 外壳；
[0011] 定子，其与外壳成一体或安装在外壳中并且具有定子叶片；
[0012] 转子，其安装在外壳中、具有转子叶片并且面向定子，其中转子可绕相应的旋转轴线旋转；
[0013] 其中，定子和转子之间界定了用于工作流体的膨胀空间，所述膨胀空间设置有所述转子叶片和定子叶片；
[0014] 短管，其与外壳成一体或安装在外壳上；
[0015] 轴，其可旋转地安装在短管中并且围绕旋转轴线旋转；
[0016] 其中，所述轴可移除地连接到转子上并且可从与所述转子相对的侧部从短管上取下；
[0017] 其特征在于，所述膨胀式涡轮包括：
[0018] 用于将转子可移除地连接到轴上且具有操纵部分的连接装置，操纵部分布置在转子的与短管相对的前部面处并且面向用于接近所述操纵部分的接近空间；
[0019] 至少一个前侧静密封件，其置于转子和定子之间并且相对于膨胀空间布置在径向内侧位置处；其中，前侧静密封件和转子能够相对于彼此在前侧静密封件的第一位置和前侧静密封件的第二位置之间移动，在前侧静密封件的第一位置中，前侧静密封件腾出了与膨胀空间和与用于接近所述操纵部分的接近空间流体连通的通道；在前侧静密封件的第二位置中，所述前侧静密封件密封所述通道并且密封地隔离开膨胀空间与用于接近所述操纵部分的接近空间。
[0020] “操纵部分”意指操作者需要对之起作用以致动(组装/拆卸)可移除连接装置的元件。
[0021] “用于接近操纵部分的接近空间”意指这样的空间，操作者能通过所述空间从外部接近操纵部分。用于接近操纵部分的空间因此与外壳外侧连通或被布置成与外壳外侧连通。换言之，用于接近操纵部分的空间朝外壳外部敞开或能朝外壳外部敞开。
[0022] 处于第二位置中的前侧静密封件(通道被密封)允许操作者接近操纵部分，(通过在轴与转子相对的侧部处将轴从短管上取下)而拆卸轴，同时工作流体保持被限制在膨胀空间中并且不能通过接近空间流出。
[0023] 优选地，这种涡轮是径向离心式的并且是用于热电联产的朗肯循环式设备的部件，所述部件具有封闭回路(从而使得工作流体即使在维护期间也保持在回路中)并且使用分子量高的有机流体。流体在涡轮的径向内侧部分处进入膨胀空间中，流体由于膨胀而朝外侧移动、远离旋转轴线并且在涡轮的径向外侧部分处出来。
[0024] 优选地，涡轮包括设置有多个转子叶片的转子或转盘，所述多个转子叶片在转子的相应前部面上呈系列同心环地布置。优选地，涡轮包括设置有多个定子叶片的定子，所述多个定子叶片在定子的相应面上呈系列同心环地布置。具有叶片的这些表面互相布置在对方前面，以界定用于工作流体的膨胀空间。该系列定子叶片沿径向方向与该系列转子叶片交替布置。
[0025] 优选地，所述涡轮是具有轴向末级的径向离心式涡轮。
[0026] 优选地，涡轮包括至少一个其它的轴向涡轮级，所述至少一个其它的轴向涡轮级布置在径向外侧位置处以限定径向/轴向涡轮。优选地，所述至少一个轴向涡轮级布置在转盘的径向外周边缘处。优选地，所述至少一个轴向涡轮级包括多个转子叶片，所述多个转子叶片从转盘的径向外周边缘径向地延伸。优选地，所述至少一个轴向涡轮级的转子叶片安装在转盘的径向外周边缘上。
[0027] 申请人已经觉察到，径向离心式涡轮或具有轴向末级的离心式涡轮出乎意料地适于与这种流体类型一起使用，原因在于：
[0028] ORC循环中的膨胀的特点是焓变(enthalpy jump)低，并且径向离心式涡轮适用于焓变低的应用，因为在外周速度和反应度相同的情况下，相对于轴向和/或径向离心式机器而言，径向离心式涡轮的工作级更小；
[0029] ORC循环中的膨胀的特征在于转子的旋转速度低且外周速度低(由于上述循环具有焓变低的特征)、温度适中或在任何情况下不会出现高温(这例如与在燃气涡轮中的一样)，径向离心式涡轮非常适于机械应力和热应力低的情况；
[0030] 由于通常郎肯循环(尤其是ORC)的特点是体积膨胀率高，径向离心式涡轮优化了机器叶片的高度，尤其是第一级的高度，原因在于轮直径在流动方向上增大；因此，几乎总是能够完全且不受限制地引入；
[0031] 如果径向离心式涡轮的结构形式允许在单个盘上形成多个膨胀级，则能够降低经由二次流的损失和径向离心式构造中的膨胀泄露，而不需要扭转膨胀末级上的叶片，从而以这种方式简化了机器结构。
[0032] 在根据第一方面的第二方面中，前侧静密封件属于几何形状可变的类型并且能够相对于定子和外壳在第一位置和第二位置之间移动。
[0033] “几何形状可变的静密封件”意指这样的元件，所述元件可呈现至少两个“几何形状/构造”：收缩构造和膨胀构造；在收缩构造中，所述元件占据较小的体积以保持与必须与之形成密封的表面隔开，在膨胀构造中，所述元件占据较大的体积以接触所述表面。
[0034] 在根据至少一个前述方面的第三方面中，涡轮包括限定在短管和/或后壁与转子之间的后侧静密封件；其中，后侧静密封件和转子能够相对于彼此在后侧静密封件的第一位置和后侧静密封件的第二位置之间移动，在后侧静密封件的第一位置中，后侧静密封件和转子相互隔开；在后侧静密封件的第二位置中，转子和所述后侧静密封件互相抵接。后侧静密封件允许隔离短管内的壳体以及取下轴，而不需要使工作流体通过由轴自身腾出的空间流出。
[0035] 在根据第三方面的第四方面中，后侧静密封件属于几何形状可变的类型并且能够相对于定子和外壳在第一位置和第二位置之间移动。
[0036] 在根据前述方面之一的第五方面中，转子能够沿着轴向方向在第一构造和第二构造之间移动，在第一构造中，转子与外壳的后壁隔开，从而转子能够在工作流体的作用下旋转；在第二构造中，转子密封地抵接后壁。
[0037] 优选地，涡轮包括抵靠装置(blocking device)，所述抵靠装置适于将转子抵靠在后壁上并且适于阻止转子在机器停止时轴向平移和旋转，以用于例如进行修理和/或维护操作。
[0038] 在根据第五方面的第六方面中，涡轮包括后侧静密封件，后侧静密封件被限定在短管和/或后壁与转子之间，使得转子在第二构造中在所述后侧静密封件处抵接短管和/或后壁。
[0039] 在第七方面中，本发明涉及一种用于拆卸根据一个或多个前述方面的膨胀式涡轮的方法，所述方法包括：
[0040] 使转子相对于短管向后运动，直到所述转子在后侧静密封件处靠着所述短管为止；
[0041] 将转子抵靠在短管上；
[0042] 使几何形状可变的前侧静密封件处于第二位置中；
[0043] 在将转子抵靠在短管上的同时取下轴。
[0044] 在根据第一方面至第四方面中的一个或多个方面的第八方面中，转子能够沿着轴向方向在第一构造和第二构造之间移动，在对应于第一位置的第一构造中，转子与前侧静密封件隔开，从而转子能够在工作流体的作用下旋转；在对应于第二位置的第二构造中，转子抵接所述前侧静密封件。
[0045] 优选地，涡轮包括抵靠装置，所述抵靠装置适于在机器停止时将转子抵靠在前侧静密封件上并且适于阻止转子轴向移动和旋转，以用于例如进行修理和/或维护操作。
[0046] 在第九方面中，本发明涉及一种用于拆卸根据第一方面至第四方面中的一个或多个前述方面或根据第八方面的膨胀式涡轮的方法，所述方法包括：
[0047] 相对于短管推进转子，直到所述转子靠着前侧静密封件为止；
[0048] 将转子抵靠在前侧静密封件上；
[0049] 使几何形状可变的后侧静密封件处于第二位置中；
[0050] 在抵住转子的同时取下轴。
[0051] 在根据第一方面至第四方面的一个或多个方面的第十方面中，转子被轴向固定，涡轮包括抵靠装置，抵靠装置适于阻止转子在机器停止时旋转，以用于例如进行修理和/或维护操作。
[0052] 在第十一方面中，本发明涉及一种用于拆卸根据第一方面至第四方面中的一个或多个前述方面和/或根据第十方面的膨胀式涡轮的方法，所述方法包括：
[0053] 阻塞转子的旋转；
[0054] 使几何形状可变的前侧静密封件处于第二位置中；
[0055] 使几何形状可变的后侧静密封件处于第二位置中；
[0056] 在抵住转子的同时取下轴。
[0057] 在根据一个或多个前述方面的第十二方面中，轴例如通过轴承而可旋转地安装在轴套中，该轴套安装在短管中。轴套不能相对于短管旋转。轴套和轴形成完全可从短管上取下的机械组件的部件。换言之，轴可与轴套以及可能的轴承一起从短管上轴向地取下。
[0058] 在根据一个或多个前述方面的第十三方面中，前侧静密封件具有大致圆形的延伸部，所述延伸部与旋转轴线同轴并且整个围绕操纵部分地布置。
[0059] 在根据一个或多个前述方面的第十四方面中，外壳具有前壁和后壁，其中，定子形成在前壁上或位于前壁上；其中，转子置于前壁和后壁之间。
[0060] 在根据前述方面之一的第十五方面中，可移除的连接装置包括至少一个拧在轴的前座中的螺栓。
[0061] 在根据第十五方面的第十六方面中，操纵部分是螺栓的头部(例如，所述头部具有六角凹口或梅花槽)。
[0062] 在根据一个或多个前述方面的第十七方面中，涡轮包括将轴连接到转子上的自定中心结合部，优选具有齿联接(如，Hirth式)。
[0063] 在根据第十七方面的第十八方面中，轴的所述结合部的一部分环绕所述轴的前座形成，转子的可移除的连接装置在所述前座中与轴自身接合。
[0064] 在根据一个或多个前述方面的第十九方面中，涡轮包括与旋转轴线同轴并且界定接近空间的大致管状壁。所述大致管状壁允许操作者安全地接近操纵部分，原因在于所述大致管状壁阻止与涡轮的活动元件(例如，叶片)的任何可能接触。优选地，前侧静密封件布置在大致管状壁的朝向转子的第一端部边缘上。优选地，所述通道被界定在大致管状壁的朝向转子的第一端部边缘和转子之间。优选地，大致管状壁形成定子的一部分上或者在任何情况下与定子成一体。优选地，大致管状壁在相对于接近通道的径向外侧位置处承载第一系列的径向内侧定子叶片。
[0065] 在根据第十九方面的第二十方面中，用于工作流体且与膨胀空间流体连通的入口管相对于所述大致管状壁形成在径向外侧位置处。入口管由具有环形横截面的通道限定，该通道环绕大致管状壁。优选地，圆筒体(外壳的一部分)布置在大致管状壁处并且与所述大致管状壁径向隔开，以界定上述入口管。
[0066] 在根据一个或多个前述方面的第二十一方面中，涡轮包括适于密封地封闭所述接近空间的可移除盖。
[0067] 在根据第二十一方面的第二十二方面中，可移除盖密封地抵接大致管状壁的与第一端部边缘轴向相对的第二端部边缘。当前侧静密封件处于第一位置中时，密封封闭件用于阻止工作流体在涡轮操作期间流出，在所述第一位置中前侧静密封件腾出了被界定在转子和大致管状壁的第一端部边缘之间的通道。
[0068] 在根据一个或多个前述方面的第二十三方面中，与用于可移除式连接装置的可能的前座分开的轴是实心的，即，所述轴不具有轴向通管。这样，确保了轴具有用于阻止轴由于转矩高、转速低而所致的过度扭转变形所需的足够扭转阻力，转矩高、转速低是利用郎肯循环的装置中的涡轮的操作的典型特征。因此，本发明允许甚至在高转矩的情况下拆卸轴，而在高转矩情况下，难以实现在文献WO 2012/093299中描述的利用空心轴的解决方案。
[0069] 在根据一个或多个前述方面的第二十四方面中，前侧静密封件安装在定子上，前侧静密封件在处于第二位置中时抵接且推压在转子上。
[0070] 在根据第一至第二十三方面中的一个或多个方面的第二十五方面中，前侧静密封件安装在转子上，前侧静密封件在处于第二位置中时抵接且推压在定子上。
[0071] 在根据一个或多个前述方面的第二十六方面中，前侧静密封件能够在第一位置和第二位置之间轴向移动。前侧静密封件在前面处抵接转子或抵接定子(这取决于所述前侧静密封件所安装的位置)。
[0072] 在根据第一方面至第二十五方面中的一个或多个方面的第二十七方面中，前侧静密封件能够在第一位置和第二位置之间径向移动。
[0073] 在根据第二十七方面的第二十八方面中，涡轮包括附体，附体具有与转子成一体的轴向延伸部，其中，前侧静密封件安装在定子上并且径向地作用在所述附体上。附体为柱状并且优选与旋转轴线同轴。附体优选以悬臂方式从转子的前部面伸出。
[0074] 在根据第二十八方面的第二十九方面中，涡轮包括附体，附体具有与转子成一体的轴向延伸部，其中，前侧静密封件安装在转子上并且径向地作用在所述附体上。
[0075] 在根据第二十七至二十九方面之一的第三十方面中，前侧静密封件具有可变的几何形状并且可径向收缩以粘附在所述附体上。
[0076] 在根据第二十七至二十九方面之一的第三十一方面中，前侧静密封件具有可变的几何形状并且可径向膨胀以粘附在所述附体上。
[0077] 在根据一个或多个前述方面的第三十二方面中，前侧静密封件具有可变的几何形状，并且是可充气垫圈，即通过加压而推进。通过对可充气垫圈放气，几何形状可变的前侧静密封件处于第一位置中。通过对可充气垫圈充气，几何形状可变的前侧静密封件处于第二位置中。
[0078] 在根据一个或多个前述方面的第三十三方面中，前侧静密封件具有可变的几何形状并且被可移动的托盘限定，优选地，托盘例如通过液压致动而被活塞移动。
[0079] 在根据第三至三十二方面中的一个或多个方面的第三十四方面中，后侧静密封件具有可变的几何形状，并且是可充气垫圈，即通过加压而推进。通过对可充气垫圈放气，几何形状可变的后侧静密封件处于第一位置中。通过对可充气垫圈充气，几何形状可变的后侧静密封件处于第二位置中。
[0080] 在根据一个或多个前述方面的第三十五方面中，后侧静密封件具有可变的几何形状并且被可移动的托盘限定，优选地，所述托盘例如利用液压致动而被活塞移动。
[0081] 在根据第三十二方面和/或第三十四方面的第三十六方面中，涡轮包括与可充气垫圈和加压气体源流体连通的至少一个通路，其中，所述加压气体源可根据指令(例如，通过阀)而被致动。
[0082] 在根据第三十二方面和/或第三十四方面和/或第三十六方面的第三十七方面中，一个可充气垫圈/多个可充气垫圈含有惰性气体，例如氮气。如果工作流体易燃，则这个解决方案是尤为优选的。
[0083] 在根据第三十二和/或第三十四和/或第三十六和/或第三十七方面中的一个或多个方面的第三十八方面中，一个可充气垫圈/多个可充气垫圈由优选利用绳索加强的弹性体材料制成。优选地，根据工作流体的类型而选择垫圈材料，从而使得垫圈在与所述工作流体相互作用时不发生变化。
[0084] 在根据第七或第九或第十一方面的第三十九方面中，该方法包括，在已经使前侧静密封件和/或后侧静密封件处于第二位置中之后并且在取出轴之前：
[0085] 移除盖；
[0086] 对操纵部分施加作用以及移除连接装置。
[0087] 在根据一个或多个前述方面的第四十方面中，本发明涉及一种用于拆卸根据一个或多个前述方面的膨胀式涡轮的方法，所述方法包括：
[0088] 阻塞转子的旋转；
[0089] 如果前侧静密封件属于尺寸可变的类型，则通过使前侧静密封件朝向转子移动或使转子朝向前侧静密封件移动，从而使前侧静密封件和转子处于相应的第二位置中；
[0090] 如果后侧静密封件属于尺寸可变的类型，则通过使后侧静密封件朝向转子移动或使转子朝向后侧静密封件移动，从而使后侧静密封件和转子处于相应的第二位置中；
[0091] 移除盖；
[0092] 对操纵部分施加作用以及移除连接装置；
[0093] 在抵住转子的同时取下轴。
[0094] 通过以下对根据本发明的膨胀式涡轮的优选但非唯一的实施例的详细描述，其它特征和优点将更为清楚。
法律保护范围
涉及权利要求数量21：其中独权7项，从权-7项
1.一种膨胀式涡轮，包括：
外壳(4a，4b)；
定子(3)，所述定子与外壳(4a，4b)成一体或安装在外壳中并且具有定子叶片(3a)；
转子(2)，所述转子安装在外壳(4a，4b)中、具有转子叶片(2a)并且面向定子(3)，其中，转子(2)能够围绕相应的旋转轴线(X-X)旋转；其中，定子(3)和转子(2)之间界定了用于工作流体的膨胀空间(V)，所述膨胀空间设置有所述转子(2)叶片和定子(3)叶片；
短管(5)，所述短管与外壳(4a，4b)成一体或安装在外壳上；
轴(7)，所述轴可旋转地安装在短管(5)中并且围绕旋转轴线(X-X)旋转；
其中，轴(7)可移除地连接至转子(2)上，所述轴(7)能够从与所述转子(2)相对的侧部从短管(5)上取下；
其特征在于，所述膨胀式涡轮包括：
用于将转子(2)可移除地连接到轴(7)上并具有操纵部分(15)的连接装置(14)，所述操纵部分布置在转子(2)的与短管(5)相反的前部面处并且面向用于接近所述操纵部分(15)的接近空间(21)；
至少一个前侧静密封件(30)，所述至少一个前侧静密封件置于转子(2)和定子(3)之间并且相对于膨胀空间(V)布置在径向内侧位置处；其中，前侧静密封件(30)和转子(2)能够相对于彼此在前侧静密封件的第一位置和前侧静密封件的第二位置之间移动，在前侧静密封件的第一位置中，前侧静密封件(30)腾出了与膨胀空间(V)以及与用于接近所述操纵部分(15)的接近空间(21)流体连通的通道(40)；在前侧静密封件的第二位置中，所述前侧静密封件(30)密封所述通道(40)并且将膨胀空间(V)与用于接近所述操纵部分(15)的接近空间(21)密封地隔离开。
2.根据权利要求1所述的膨胀式涡轮，所述膨胀式涡轮包括被限定在短管(5)和/或后壁(4b)与转子(2)之间的后侧静密封件(18)；其中，后侧静密封件(18)和转子(2)能够相对于彼此在后侧静密封件的第一位置和后侧静密封件的第二位置之间移动，在后侧静密封件的第一位置中，后侧静密封件(18)和转子(2)相互分开，在后侧静密封件的第二位置中，转子(2)和所述后侧静密封件(18)相互抵接。
3.根据权利要求1或2所述的膨胀式涡轮，其中，前侧静密封件(30)和/或后侧静密封件(18)属于几何形状可变的类型并且能够相对于定子(3)和外壳(4a，4b)在相应的第一位置和第二位置之间移动。
4.根据权利要求3所述的膨胀式涡轮，其中，几何形状可变的静密封件(18，30)能够轴向或径向移动。
5.根据权利要求3或4所述的膨胀式涡轮，其中，几何形状可变的静密封件(18，30)是可充气垫圈。
6.根据权利要求5所述的膨胀式涡轮，所述膨胀式涡轮具有与可充气垫圈(18，30)和与根据指令被致动的加压气体源(32)流体连通的至少一个通路(31)。
7.根据权利要求5或6所述的膨胀式涡轮，其中，可充气垫圈(18，30)含有惰性气体。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的膨胀式涡轮，所述膨胀式涡轮包括界定了接近空间(21)的大致管状壁(20)；其中，用于工作流体的入口管(26)相对于所述大致管状壁(20)形成在径向外侧位置处。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的膨胀式涡轮，所述膨胀式涡轮包括能够密封地封闭所述接近空间(21)的可移除盖(28)。
10.根据前述权利要求2至9中的任一项所述的膨胀式涡轮，其中，转子(2)能够沿着轴向方向在第一构造和第二构造之间移动，在第一构造中，转子与外壳(4a，4b)的后壁(4b)隔开，从而能够在工作流体的作用下旋转；在第二构造中，转子密封地抵接后壁(4b)，其中，转子在第二构造中在所述后侧静密封件(18)处抵接短管(5)和/或后壁(4b)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的膨胀式涡轮，其中，可移除的连接装置(14)包括至少一个被拧在轴(7)的前座(12)中的螺栓，其中，操纵部分(15)是螺栓的头部。
12.根据权利要求8所述的膨胀式涡轮，其中，前侧静密封件(30)布置在大致管状壁(20)的指向转子(2)的第一端部边缘上。
13.根据权利8或12所述的膨胀式涡轮，其中，所述通道(40)被界定在大致管状壁(20)的指向转子(2)的第一端部边缘和转子自身之间。
14.根据权利要求8、12或13所述的膨胀式涡轮，其中，用于工作流体且与膨胀空间(V)流体连通的入口管(26)相对于所述大致管状壁(20)形成在径向外侧位置处，其中，入口管(26)由环绕大致管状壁(20)的具有环形横截面的通道限定。
15.根据权利要求9所述的膨胀式涡轮，其中，可移除盖(28)密封地抵接大致管状壁(20)的第二端部边缘，所述第二端部边缘与大致管状壁(20)的指向转子(2)的第一端部边缘轴向相对。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的膨胀式涡轮，其中，所述膨胀式涡轮包括附体(35)，所述附体具有与转子(2)或与定子(3)成一体的轴向延伸部，其中，前侧静密封件(30)安装在定子(3)或转子(2)上并且径向地作用在所述附体(35)上。
17.一种用于拆卸根据前述权利要求中的任一项或多项所述的膨胀式涡轮的方法，所述方法包括：
阻塞转子(2)的旋转；
使前侧静密封件(30)和转子(2)处于相应的第二位置中；
使后侧静密封件(18)和转子(2)处于相应的第二位置中；
移除盖(28)；
对操纵部分(15)施加作用以及移除连接装置(14)；
在抵住转子(2)的同时取下轴(7)。
18.根据权利要求17所述的方法，所述方法包括：
使转子(2)相对于短管(5)向后移动，直到所述转子(2)在后侧静密封件(18)处靠在所述短管(5)上为止；
将转子(2)抵靠在短管(5)上；
使几何形状可变的前侧静密封件(30)处于第二位置中；
在将转子(2)抵靠在所述短管(5)上的同时取下轴(7)。
19.根据权利要求17所述的方法，所述方法包括：
相对于短管(5)推进转子(2)，直到所述转子靠在前侧静密封件(30)上为止；
将转子(2)抵靠在前侧静密封件(30)上；
使几何形状可变的后侧静密封件(18)处于第二位置中；
在抵着转子(2)的同时取下轴(7)。
20.根据权利要求17所述的方法，所述方法包括：
阻塞转子(2)的旋转；
使几何形状可变的前侧静密封件(30)处于第二位置中；
使几何形状可变的后侧静密封件(18)处于第二位置中；
在抵着转子(2)的同时取下轴(7)。
21.根据权利要求17至20中的任一项所述的方法，所述方法包括，在已经使前侧静密封件(30)和/或后侧静密封件(18)处于第二位置中之后且在取下轴(7)之前：
移除盖(28)；
对操纵部分(15)施加作用以及移除连接装置(21)。
