CN104863853A - 旋转式流体机械及转子轴向窜动消除方法 - Google Patents

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Abstract

一种外支承旋转式流体机械及转子轴向窜动消除方法，所述的流体机械包括箱体（1）、气缸（2）和转子（3），转子（3）偏心安装气缸中，气缸安装在箱体中，滑板（5）的一端插入转子中，另一端嵌入气缸壁中，箱体上设有流体进口（4），气缸上设有流体排出口（6），其特征是所述的转子的支承端伸出箱体外支承在转子轴承支承结构（7）中，所述的气缸的支承端也伸出箱体外支承在气缸轴承支承结构（8）中。本发明通过在转子位于箱体外的一端上安装一平面轴承，利用平面轴承的反作用力抵消转子所受的轴向推力，使转子与气缸内端面之间保持设定的间隙。本发明具有轴承润滑效果好，寿命长，无转子轴向窜动间隙的优点，可广泛应用于各类旋转式流体机械设备中。

Description

旋转式流体机械及转子轴向窜动消除方法
技术领域
本发明涉及一种旋转式流体机械设备，尤其是一种能用于压缩机、流体泵、真空泵、多相混输泵等设备中的转子和缸体同步旋转的设备，具体地说是一种外支承旋转式流体机械及转子轴向窜动消除方法。
背景技术
目前，以旋转式压缩机为代表的旋转式流体机械以其结构尺寸小、磨损小、运转平稳、噪音低而备受推崇，如中国专利ZL2008100067148是一种较为理想结构的旋转式压缩机。这种压缩机的特点是气缸、转子由两个圆柱体组成，它们之间的相对运动速度极小，气缸2通过轴承16支承在箱体1中以保证气缸2的灵活转动，如图1所示，由于轴承与进气腔相通极易受到介质污染而影响使用寿命，同时由于轴承与出气口高温高压气体密封困难，极易受到排气口高温高压流体的影响而缩短使用寿命，而轴承的损坏对旋转式压缩机而言是致命的，对此目前尚无好的解决方案，严重影响了此类设备的正常、长期运行。
此外，在旋转式压缩机中转子由于受到排出介质（气体或液体）压力的作用，转子会发生一定的轴向位移，使转子端面与气缸内壁端面之间的距离缩小，严重时会产生碰撞或加剧磨损，传统的处理方法是在转子的一端增加一个高压腔，利用从高压腔引入的高压来平衡这种推力，这种结构存在的问题一是增加了结构的复杂性，二是由于引入的压力衰减较大，极易失效产生致命后果，为防止此类事故的发生，目前的做法是还要增加一套防止轴向移动过大造成磨损加剧的监测机构，当间隙小于设定值时，系统自动切断停机并报警，这大大增加了制造成本和可靠性，对此，目前也无好的解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有的旋转式流体机械设备中因支承气缸的轴承配置不合理和轴向间隙补偿难度大的问题，设计一种全新支承结构和转子轴向补偿形式的旋转式流体机械，同时提供一种转子轴向窜动消除的方法。
本发明的技术方案之一是：
一种外支承旋转式流体机械，它包括箱体1、气缸2和转子3，转子3偏心安装气缸2中，气缸安装在箱体1中，滑板5的一端插入转子3中，另一端嵌入气缸壁中，箱体1上设有流体进口4，气缸工作段上设有流体进口，气缸支承段上设有流体排出口6，其特征是所述的转子3的支承端伸出箱体1外支承在转子轴承支承结构7中和/或所述的气缸2的支承段（相当于一侧的气缸盖）也伸出箱体1外支承在气缸轴承支承结构8中。
所述的转子轴承支承结构7安装在由轴密封结构形成的密闭空间中以提高润滑冷却效果，防止高压、高温流体污染转子轴承支承结构7中的轴承及润滑剂。
所述的气缸轴承支承结构8安装在由轴密封结构形成的密闭空间中以提高润滑冷却效果，防止高压、高温流体污染气缸轴承支承结构8中的轴承及润滑剂。
所述的轴密封结构由能降低在旋转时产生的高压的螺纹密封结构9和轴封结构18组成。
所述的转子轴承支承结构7和气缸轴承支承结构8均由两个轴承12、位于两个轴承之间的隔圈13、外套14和端封板15组成。
本发明的技术方案之二是：
一种外支承旋转式流体机械，它包括箱体1、气缸2和转子3，转子3偏心安装气缸2中，气缸安装在箱体1中，滑板5的一端插入转子3中，另一端嵌入气缸壁中，箱体1上设有流体进口4，气缸工作段上设有流体进口，气缸支承段上设有流体排出口6，其特征是所述的转子3的支承端伸出箱体1外支承在转子轴承支承结构7中和/或所述的气缸2的支承段也伸出箱体1外支承在气缸轴承支承结构8中；所述的转子3的支承端上安装有能消除其轴向位移、减少、消除转子端面与气缸端盖11之间磨损的平面轴承10。
本发明的技术方案之三是：
一种外支承旋转式流体机械，它包括箱体1、气缸2和转子3，转子3偏心安装气缸2中，气缸安装在箱体1中，滑板5的一端插入转子3中，另一端嵌入气缸壁中，箱体1上设有流体进口4，气缸工作段上设有流体进口，气缸支承段上设有流体排出口6，其特征是所述的转子3的支承端上安装有能消除其轴向位移，减少、消除转子端面与气缸端盖11之间磨损的平面轴承10。所述的平面轴承结构位于所安装设备的一端或两端。
动力输入端为转子或气缸。
本发明的技术方案之四是：
能形成独立密封的轴承工作腔的外支承结构和能消除轴向窜动的平面轴承结构之一或全部在回转式压缩机、液体泵、真空泵、多相混输泵中的应用。
本发明的技术方案之五是：
一种防止旋转式流体机械转子轴向窜动的方法，其特征是在转子位于箱体外的一端上安装一平面轴承，利用平面轴承的反作用力抵消转子所受的轴向推力，使转子与气缸内端面之间保持设定的间隙。
本发明的有益效果：
本发明从根本上解决了困难旋转式流体机械轴承使用寿命的难题，能保证轴承长期运转而不损坏，轴承安装在一个相对密封的结构中能使轴承免受高温、高压和流体杂质的影响，润滑效果能得到保证，大大地延长了设备无故障工作周期，明显提高设备的可靠性。轴承使用寿命可延长十倍以上。
本发明还通过克服技术偏见，将传统的平面轴承应用到轴向窜动消除中，从机械结构上保证了轴向窜动的消除，完全可靠，结构简单，如再配以传统的监测机构，则可保证不会出现因轴向窜动而导致的设备损坏，它也为监测设备提前预警提供了保障。
本发明用途广泛，可广泛应用于各类旋转式流体机械设备如压缩机、流体泵、真空泵、多相混输泵等机械设备中。
本发明有利于提高旋转部件的转速，增加排量，完善规格品种，使大规格产品制造更为便捷。
附图说明
图1是现有的旋转式压缩机的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
    实施例一。
    如图2所示。
一种外支承旋转式压缩机（也可为流体泵、真空泵或多相混输泵中的一种），它包括箱体1、气缸2和转子3，转子3偏心安装气缸2中，转子3的动力端伸出箱体1外与驱动原动机（如电机）相连，如图2中左端所示，气缸安装在箱体1中，滑板5的一端插入转子3中，另一端嵌入气缸壁中，箱体1上设有流体进口4，气缸工作段20上设有流体进口（图中未示出），气缸支承段19上设有流体排出口6（排气口或排液口）所述的转子3的支承端伸出箱体1外支承在转子轴承支承结构7中，所述的气缸2的支承端也伸出箱体1外支承在气缸轴承支承结构8中。所述的转子轴承支承结构7和气缸轴承支承结构8均可由两个轴承12、位于两个轴承之间的隔圈13、外套14和端封板15组成。如图2所示，所述的转子轴承支承结构7和气缸轴承支承结构8均安装在由轴密封结构形成的密闭空间中以提高润滑冷却效果，防止高压、高温流体污染转子轴承支承结构7及气缸轴承支承结构8中的轴承及润滑剂，同时阻断了进口流体介质泄漏及压缩泄漏。具体实施时，所述的轴密封结构可以由能降低在旋转时产生的高压的螺纹密封结构9和轴封结构18组成。具体实施时，外支承结构还可仅在转子一侧或气缸一侧设置，另一侧仍采用传统方式支承。
     实施例二。
一种外支承旋转式压缩机（也可为流体泵、真空泵或多相混输泵中的一种），它包括箱体1、气缸2和转子3，转子3偏心安装气缸2中，转子3的动力端伸出箱体1外与驱动原动机（如电机）相连，如图2中左端所示，气缸安装在箱体1中，滑板5的一端插入转子3中，另一端嵌入气缸壁中，箱体1上设有流体进口4，气缸工作段20上设有流体进口（图中未示出），气缸支承段19上设有流体排出口6（气体或液体），所述的转子3的支承端伸出箱体1外支承在转子轴承支承结构7中，所述的气缸2的支承端也伸出箱体1外支承在气缸轴承支承结构8中，所述的转子3的支承端上安装有能消除其轴向位移、减少、消除转子端面与气缸端盖11之间磨损的平面轴承10。所述的转子轴承支承结构7和气缸轴承支承结构8均可由两个轴承12、位于两个轴承之间的隔圈13、外套14和端封板15组成。如图2所示，所述的转子轴承支承结构7和气缸轴承支承结构8均安装在由轴密封结构形成的密闭空间中以提高润滑冷却效果，防止高压、高温流体污染转子轴承支承结构7及气缸轴承支承结构8中的轴承及润滑剂。具体实施时，所述的轴密封结构可以由能降低在旋转时产生的高压的螺纹密封结构9和轴封结构18组成。
本实施例与实施例一的区别是增加了一个能消除转子轴向间隙的平面轴承10，平面轴承的一端与转子支承端（转子轴）上的台阶面相抵，另一端与端封板17相抵，端封板17通过连接件固定在箱体1上。从图2中可以看出，平面轴承不仅能保证转子的转动不受影响，而且可抵销从台阶面处传递过来的反作用力，使转子轴不会因受力而产生轴向移动。
实施例三。
一种外支承旋转式压缩机（也可为流体泵、真空泵或多相混输泵中的一种），它包括箱体1、气缸2和转子3，转子3偏心安装气缸2中，转子3的动力端伸出箱体1外与驱动原动机（如电机）相连，如图2中左端所示，气缸安装在箱体1中，滑板5的一端插入转子3中，另一端嵌入气缸壁中，箱体1上设有流体进口4，气缸工作段20上设有流体进口（图中未示出），气缸支承段19上设有流体排出口6，所述的转子3的支承端上安装有能消除其轴向位移、减少、消除转子端面与气缸端盖11之间磨损的平面轴承10，平面轴承的一端与转子支承端（转子轴）上的台阶面相抵，另一端与端封板17相抵，端封板17通过连接件固定在箱体1上。从图2中可以看出，平面轴承不仅能保证转子的转动不受影响，而且可抵销从台阶面处传递过来的反作用力，使转子轴不会因受力而产生轴向移动。
本实施例与实施例二的区别是不论支承气缸的轴承是传统的内置式，还是实施例二的外置式均可单独采用本实施例的平面轴承结构来消除转子的轴向窜动间隙，也就是说，可通过在转子位于箱体外的一端上安装一平面轴承，利用平面轴承的回弹力抵消转子所受的轴向推力，使转子与气缸内端面之间保持设定的间隙。
具体实施时，本发明实施例一至三中，转子3可为图2中的整体式结构，也可设计成分段式组合结构，如将动入输入段和工作段分开制造然后组合成一个整体结构。气缸2也可设计成分体结构，将图2中的支承段19（带有排出口通道）与工作段20组合形成一个完全的气缸2。
此外，具体实施时，还可将动力输入端从转子支承段改为气缸支承段，两者具有同等的技术效果。
根据能产生轴向窜动的轴的位置的不同，平面轴承可以位于所安装设备的一端或两端。
以上仅是本发明的部分最佳实施方式，本领域技术人员可根据本发明的启示将独立的轴承密封支承结构和平面轴承部分或全部应用于类似的回转设备中，而这些均被认为属于本发明的保护范围之中。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种外支承旋转式流体机械，它包括箱体（1）、气缸（2）和转子（3），转子（3）偏心安装气缸（2）中，气缸安装在箱体（1）中，滑板（5）的一端插入转子（3）中，另一端嵌入气缸壁中，箱体（1）上设有流体进口（4），气缸工作段上设有流体进口，气缸支承段上设有流体排出口（6），其特征是所述的转子（3）的支承端伸出箱体（1）外支承在转子轴承支承结构（7）中和/或所述的气缸（2）的支承段也伸出箱体（1）外支承在气缸轴承支承结构（8）中。
2.根据权利要求1所述的外支承旋转式流体机械，其特征是所述的转子轴承支承结构（7）安装在由轴密封结构形成的密闭空间中以提高润滑冷却效果，防止高压、高温流体污染转子轴承支承结构（7）中的轴承及润滑剂。
3.根据权利要求1所述的外支承旋转式流体机械，其特征是所述的气缸轴承支承结构（8）安装在由轴密封结构形成的密闭空间中以提高润滑冷却效果，防止高压、高温流体污染气缸轴承支承结构（8）中的轴承及润滑剂。
4.根据权利要求2或3所述的外支承旋转式流体机械，其特征是所述的轴密封结构由能降低在旋转时产生的高压的螺纹密封结构（9）和轴封结构（18）组成。
5.根据权利要求1所述的外支承旋转式流体机械，其特征是所述的转子轴承支承结构（7）和气缸轴承支承结构（8）均由两个轴承（12）、位于两个轴承之间的隔圈（13）、外套（14）和端封板（15）组成。
6.一种外支承旋转式流体机械，它包括箱体（1）、气缸（2）和转子（3），转子（3）偏心安装气缸（2）中，气缸安装在箱体（1）中，滑板（5）的一端插入转子（3）中，另一端嵌入气缸壁中，箱体（1）上设有流体进口（4），气缸工作段上设有流体进口，气缸支承段上设有流体排出口（6），其特征是所述的转子（3）的支承端伸出箱体（1）外支承在转子轴承支承结构（7）中和/或所述的气缸（2）的支承段也伸出箱体（1）外支承在气缸轴承支承结构（8）中；所述的转子（3）的支承端上安装有能消除其轴向位移，减少、消除转子端面与气缸端盖（11）之间磨损的平面轴承（10）。
7.一种旋转式流体机械，它包括箱体（1）、气缸（2）和转子（3），转子（3）偏心安装气缸（2）中，气缸安装在箱体（1）中，滑板（5）的一端插入转子（3）中，另一端嵌入气缸壁中，箱体（1）上设有流体进口（4），气缸工作段上设有流体进口，气缸支承段上设有流体排出口（6），其特征是所述的转子（3）的支承端上安装有能消除其轴向位移，减少、消除转子端面与气缸端盖（11）之间磨损的平面轴承（10）。
8.根据权利1、6或7所述的外支承旋转式流体机械，其特征是动力输入端为转子或气缸。
9.一种权利要求1－8任一外支承旋转式流体机械，其特征是能形成独立密封的轴承工作腔的外支承结构和能消除轴向窜动的平面轴承结构之一或全部在回转式压缩机、液体泵、真空泵、多相混输泵中的应用；所述的平面轴承结构位于所安装设备的一端或两端。
10.一种防止旋转式流体机械转子轴向窜动的方法，其特征是在转子位于箱体外的一端上安装一平面轴承，利用平面轴承的反作用力抵消转子所受的轴向推力，使转子与气缸内端面之间保持设定的间隙。
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