本发明涉及一种用于单级径向透平膨胀机的轴向力平衡装置及设计方法。本发明包括推力轴承、背腔梳齿密封环、轴承套环、主轴、推力轴承梳齿密封环和叶轮，所述推力轴承、推力轴承梳齿密封环、轴承套环和叶轮均安装在主轴上，所述背腔梳齿密封环安装在轴承套环上。所述推力轴承的一端与推力轴承梳齿密封环的一端接触，所述推力轴承梳齿密封环的另一端与轴承套环的一端接触，所述轴承套环的另一端与叶轮接触，所述叶轮安装在主轴的端部。（1）能够有效降低径向透平叶轮产生轴向力；（2）轴承套环结构简单，加工容易；（3）能够在对已有设备改动较小的条件，改进轴向力问题；(4)有助于设备简单化小型化。