CN105247248B - 旋转机械系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种旋转机械系统(1)，其具备：第一旋转机械(4)，具有能够围绕轴线驱动的驱动轴(5)；第二旋转机械(2)，具有能够围绕轴线旋转的从动轴(3)、以及在轴端部一侧通过垫片表面(37)能够滑动地支承从动轴(3)并对垫片表面(37)供给润滑油的轴承装置(11)；联轴器部(6)，连结驱动轴(5)和从动轴(3)，并将驱动轴(5)的旋转传递到从动轴(3)；及缓冲板(7)，设置于轴承装置(11)与联轴器部(6)之间，并隔开轴承装置(11)一侧的空间与联轴器部(6)一侧的空间。

Description

旋转机械系统
技术领域
本发明涉及一种通过多个旋转机械彼此连结而成的旋转机械系统。
背景技术
适用于成套设备等的压缩机例如通过蒸气涡轮等驱动源而被驱动。成为驱动轴的蒸气涡轮的旋转轴和成为从动轴的压缩机的旋转轴例如经由凸缘形曲轴接头等联轴器而连接，并传递蒸气涡轮的转矩(例如，参考专利文献1)。通过使用凸缘形曲轴接头，即使在两个轴的中心线不容易准确地对齐的情况下，也能够设为容许不一致的构造。
并且，例如在单轴多级离心压缩机等大型旋转机械中，作为设置于旋转轴的端部的轴承装置，一般使用的是通过油浴润滑(强制润滑)进行润滑的轴承装置。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2012-211623号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
然而，在采用了通过油浴润滑进行润滑的轴承装置的压缩机中，有时在运行中从轴承装置喷出的润滑油会溅到联轴器上。由于联轴器高速旋转，因此若润滑油溅到联轴器上，则因摩擦而润滑油的温度上升。若润滑油的温度上升，则润滑油的劣化加快，因此在回收润滑油而再利用的情况下并不优选。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在具有被供给润滑油的轴承装置的旋转机械系统中，能够抑制润滑油的温度上升的旋转机械系统。
用于解决技术课题的手段
根据本发明的第一发明，旋转机械系统具备：第一旋转机械，具有能够围绕轴线驱动的驱动轴；第二旋转机械，具有能够围绕所述轴线旋转的从动轴、以及在轴端部一侧通过垫片表面能够滑动地支承所述从动轴并对所述垫片表面供给润滑油的轴承装置；联轴器部，连结所述驱动轴和所述从动轴，并将驱动轴的旋转传递到从动轴；缓冲板，设置于所述第二旋转机械的所述轴承装置与所述联轴器部之间，并隔开所述轴承装置一侧的空间与所述联轴器部一侧的空间。
根据这种结构，通过缓冲板，从轴承装置喷出的润滑油不会接触到旋转的联轴器部，且联轴器部不会产生摩擦热，因此能够抑制润滑油的温度上升。
在上述旋转机械系统中，所述联轴器部也可以构成为具有向所述驱动轴及所述从动轴的径向突出的圆盘状的圆盘部。
根据这种结构，能够将更大的驱动力传递到从动轴。
在上述旋转机械系统中，所述缓冲板具有在周方向上隔开间隔设置的多个支承部，所述缓冲板也可以构成为经由所述支承部支承于所述第一旋转机械或者所述第二旋转机械的壳体的内周面。
根据这种结构，能够在缓冲板与壳体之间设置间隙。由此，能够防止缓冲板与壳体之间的空间的压力过度上升。并且能够使压力从上方的间隙释放，并且能够从下方的间隙排出润滑油。
发明效果
根据本发明，通过缓冲板，从轴承装置喷出的润滑油不会接触到旋转的联轴器部，并且联轴器部不会产生摩擦热，因此能够抑制润滑油的温度上升。
附图说明
图1是本发明的实施方式的旋转机械系统的概略结构图。
图2是本发明的实施方式的旋转机械系统的联轴器部、联轴器部附近的压缩机、及联轴器部附近的蒸气涡轮的详细的剖视图。
图3是本发明的实施方式的第一联轴器的详细的剖视图。
图4是对设置于本发明的实施方式的压缩机上的轴颈轴承的概要进行说明的剖视图。
图5是图2的A-A剖视图，是说明从缓冲板的轴向观察的形状的图。
具体实施方式
以下，参考附图，对本发明的实施方式的旋转机械系统1进行详细说明。
如图1所示，本实施方式的旋转机械系统1为在成套设备等中用于压缩空气等气体的系统，具有作为驱动源的蒸气涡轮4(第一旋转机械)、以及通过蒸气涡轮4而被驱动的压缩机2(第二旋转机械)。压缩机2具有作为从动轴的压缩机旋转轴3，蒸气涡轮4具有作为驱动轴的涡轮旋转轴5。压缩机旋转轴3和涡轮旋转轴5经由联轴器部6而连结。
蒸气涡轮4为经由蒸气所具有的能量、涡轮(叶轮)和轴而转换为旋转运动的旋转机械。
本实施方式的蒸气涡轮4大致构成为具备：涡轮壳体8(参考图2)；涡轮旋转轴5，旋转自如地设置于涡轮壳体8的内部，并将动力传递到压缩机2；固定叶片(未图示)，保持于涡轮壳体8；转动叶片(未图示)，设置于涡轮旋转轴5；及轴承部，围绕轴能够旋转地支承涡轮旋转轴5。
压缩机2例如为压缩空气等气体的单轴多级离心压缩机。
压缩机2大致构成为具备：压缩机壳体9(参考图2)；压缩机旋转轴3，旋转自如地设置于压缩机壳体9的内部，并通过涡轮的驱动力而旋转；多个叶轮(Impeller，未图示)，以与压缩机旋转轴3一同旋转的方式一体地安装于压缩机旋转轴3；及轴承部，围绕轴能够旋转地支承压缩机旋转轴3。
图2是本实施方式的旋转机械系统1的联轴器部6、联轴器部6附近的压缩机2、及联轴器部6附近的蒸气涡轮4的详细的剖视图。
如图2所示，压缩机2的压缩机旋转轴3的径向的荷载通过轴颈轴承11而被旋转支承。轴颈轴承11为通过油浴润滑(强制润滑)而被润滑，并通过垫片表面37将压缩机旋转轴3支承为能够滑动的轴承。虽然未图示，但是压缩机旋转轴3的未图示的一端部通过轴颈轴承13及推力轴承12而被支承。
蒸气涡轮4的涡轮旋转轴5的轴向的荷载通过推力轴承12而被支承，并且径向的荷载通过轴颈轴承13而被旋转支承。另外，在以下说明中，将压缩机旋转轴3及涡轮旋转轴5的轴向简称为轴向。
联轴器部6具有：中间轴15；第一联轴器16，连结中间轴15和压缩机旋转轴3；及第二联轴器17，连结中间轴15和涡轮旋转轴5。
中间轴15呈圆筒状，在中间轴15的轴向两端部形成有向径向突出的中间轴凸缘部18。另外，中间轴15不限定于圆筒状，也可以为实心构造。
接着，关于第一联轴器16的结构进行说明。另外，第一联轴器16和第二联轴器17的结构相同，因此省略第二联轴器17的说明。图3是第一联轴器16的放大图。另外，在图3中省略一部分第一联轴器16以外的构成要素。
第一联轴器16为被公知为凸缘形曲轴接头的接头。如图3所示，第一联轴器16具有：第一接头部件19，安装于压缩机旋转轴3；及第二接头部件20，经由多个螺栓22及螺母23连接于第一接头部件19。
在螺栓22的轴部安装有圆筒状的衬套24。衬套24例如通过如防振橡胶那样具有弹性的材料而形成。
第一接头部件19具有圆筒形状的第一轮毂部25和从第一轮毂部25的外周面以向径向突出的方式设置的圆盘状的第一圆盘部26。第一轮毂部25的内径形成为通过配合而与压缩机旋转轴3嵌合。换言之，与第一轮毂部25连结的压缩机旋转轴3的端部形成为通过配合而与第一轮毂部25的内径嵌合。具体而言，压缩机旋转轴3的端部通过液压配合而与第一轮毂部25嵌合。
在将第一接头部件19安装到压缩机旋转轴3时，第一圆盘部26向压缩机旋转轴3的轴向的中心部侧偏移而配置。换言之，第一圆盘部26配置在更接近于压缩机旋转轴3的重心的位置上。
在第一圆盘部26上形成有在轴向上贯通的多个第一贯通孔27。第一贯通空27在周方向上隔开等间隔而形成。第一贯通孔27为用于供螺栓22插穿的孔。第一贯通孔27的内径形成为比螺栓22的轴部稍微大。
第二接头部件20具有：圆筒形状的第二轮毂部29，以包覆第一接头部件19的第一轮毂部25的方式形成；圆盘状的第二圆盘部30，从第二轮毂部29的外周面以向径向突出的方式设置。第二圆盘部30设置于第二轮毂部29的一端部。具体而言，第二圆盘部30配置在更接近于压缩机旋转轴3的重心的端部。
在连结了第一接头部件19和第二接头部件20时，第二轮毂部29的内径形成为使第二轮毂部29的内周面与第一轮毂部25的外周面接触。第二圆盘部30的外径形成为与第一圆盘部26的外径大致相同。在连结了第一接头部件19和第二接头部件20时，第二圆盘部30形成为在轴向上与第一圆盘部26隔开规定间隔G2而配置。
第一圆盘部26上形成有在轴向上贯通的多个第二贯通孔31。第二贯通空31在周方向上隔开等间隔而形成。第二贯通空31为螺栓22及衬套24所插穿的孔。第二贯通孔31的内径形成为与安装于螺栓22的衬套24的外径大致相同。
在第二轮毂部29的与设置有第二圆盘部30的一端部相反一侧的端部，形成有向径向突出的接头凸缘部32。
并且，在第一接头部件19的第一圆盘部26与第二接头部件20的第二圆盘部30之间夹持有间隔件33。换言之，第一接头部件19的第一圆盘部26和第二接头部件20的第二圆盘部30经由间隔件33连接，而并不直接接触。间隔件33呈中心部具有用于供螺栓22插穿的贯通孔的圆板状。
由于第一接头部件19和第二接头部件20经由衬套24而被紧固，因此在压缩机旋转轴3的中心轴和中间轴15的中心轴不一致的情况下，第一联轴器16也能够容许其偏离。
中间轴15的中间轴凸缘部18和第一联轴器16的接头凸缘部32用螺栓及螺母等紧固部件而被紧固，由此中间轴15和第一联轴器16被连结。
如图4所示，第一轴颈轴承11具有：环状的轴承壳体34；枢轴35，在轴承壳体34的内周面以等角度及间隔设置；及轴瓦36，能够摆动地支承于各枢轴35。
枢轴35夹持在轴瓦36与轴承壳体34之间。轴瓦36在周方向上被分割。在实施方式中，轴瓦36被分割为四个，各轴瓦36分别通过枢轴35而被支承。
以与压缩机旋转轴3的轴线平行的视线观察的情况下，各轴瓦36呈圆弧状，并且呈宽幅的弯曲板形状。轴瓦36的垫片表面37的曲率半径形成为比压缩机旋转轴3的外周面的曲率半径稍微大。即，轴瓦36的垫片表面37的整个面不与压缩机旋转轴3接触。并且，轴瓦36的垫片表面37通过白色金属(巴氏合金)等软质金属形成。
枢轴35形成为比轴承壳体34向压缩机旋转轴3的径向突出，并在轴瓦36的背面中央支承轴瓦36。
通过上述结构，轴瓦36能够向任意的方向摆动。即，枢轴35和轴瓦36成为通过点接触而构成的接触状态，在压缩机旋转轴3与轴承装置之间产生错位(压缩机旋转轴3的外周面与轴瓦36的垫片表面37的轴向间隙不均匀)的情况下，轴瓦36能够跟随旋转轴。
并且，在各轴瓦36之间，朝向压缩机旋转轴3设置有作为润滑油供给部的供油喷嘴38，这些供油喷嘴38上连接有润滑油供给用泵39。从而，通过驱动润滑油供给用泵39，从供给喷嘴38朝向轴瓦36的垫片表面37供给润滑油，所述轴瓦36邻接于供油喷嘴38的压缩机旋转轴3的旋转方向R的下游侧。
返回到图2，在压缩机壳体9及涡轮壳体8上安装有保护部件41。保护部件41呈圆筒状，并安装成遮盖压缩机壳体9和涡轮壳体8之间的间隔。一对保护部件41之间设置有规定的间隙G1。
保护部件41之间的间隙G1具有两种功能。一种功能是抑制通过壳体8、9及保护部件41而形成的空间压力过度上升的功能。即，上方的间隙G1作为排气口(换气口、通风口)而发挥功能。另外，作为排气口的功能并不限定于基于间隙G1。例如，也可以在壳体8、9上形成排气口。
保护部件41之间的间隙G1的另一种功能是排出从轴颈轴承11、13排出的润滑油。即，下方的间隙G1作为润滑油的排出口而发挥功能。另外，作为排出口的功能并不限定于基于间隙G1。例如，也可以在壳体8、9上形成排出口。
本实施方式的旋转机械系统1的压缩机2上安装有缓冲板7(屏蔽板)，该缓冲板7设置于轴颈轴承11与联轴器部6之间，从而分隔轴颈轴承11一侧的空间与联轴器部6一侧的空间。如图5所示，缓冲板7为中心具有圆形的孔42的圆板状部件。如图2所示，缓冲板7在轴向上配置于压缩机2的第一轴颈轴承11与第一联轴器16之间。
缓冲板7经由多个支承部件43而安装于压缩机壳体9的内周面。支承部件43例如通过如螺栓那样的紧固部件而安装于压缩机壳体9的内周面。
缓冲板7的外径形成为比第一联轴器16的第一圆盘部26的外径稍微大。
并且，缓冲板7的外径设为在与压缩机壳体9的内周面之间形成间隙G3(参考图5)的尺寸。由于在与压缩机壳体9的内周面之间形成有间隙G3，因此从第一轴颈轴承11喷出的润滑油在接触到缓冲板7之后，在压缩机壳体9的内周面上流动，并经由下方的间隙G3、保护部件41之间的间隙G1排出。排出的润滑油在润滑轴承装置时被再利用。另外，回收的润滑油不需要再利用，也可以废弃掉。
并且，由于在缓冲板7与压缩机壳体9的内周面之间形成有间隙G3，因此能够从上方的间隙G3排出空气，并能够抑制通过压缩机壳体9和缓冲板7而形成的空间压力过度上升。
并且，支承部件43与缓冲板7形成为一体。具体而言，缓冲板7和支承部件43通过金属板加工而形成为一体。支承部件43在周方向上隔开间隔而形成。本实施方式的支承部件43在周方向上隔开间隔(约90°)形成有四个。
缓冲板7的孔42的内径设为比压缩机旋转轴3的外径稍微大的尺寸。在压缩机旋转轴3与缓冲板7之间形成有微小间隙G4。只要能够避免缓冲板7与压缩机旋转轴3之间的接触，则微小间隙G4优选尽可能较小。
根据上述实施方式，通过缓冲板7，从第一轴颈轴承11喷出的润滑油不会接触到旋转的联轴器部6的第一联轴器16。由此，在压缩机旋转轴3以高速旋转时，不会产生因附着于第一联轴器16的润滑油而引起的摩擦热，因此能够抑制润滑油的温度上升。由此，再利用的润滑油劣化得以抑制。
并且，由于第一联轴器16具有圆盘部26、30，因此能够将更大的驱动力传递给从动轴。
并且，由于在缓冲板7与压缩机9之间设置有间隙G3，因此能够防止缓冲板7与压缩机壳体9之间的空间的压力过度上升。并且，能够使压力从上方的间隙G3释放，并且能够从下方的间隙G3排出润滑油。
并且，由于第一圆盘部26配置于接近于压缩机旋转轴3的重心的位置，因此通过作为支承部的第一轴颈轴承11而能够改善轴端部一侧的重量分配。
以上，参考附图对本发明的实施方式进行了详细的陈述，但是在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够进行结构的附加、省略、置换以及其它变更。
例如，在上述实施方式中，作为驱动源而采用蒸气涡轮4，但是并不限定于此，也可以采用电动马达等电动机。
并且，在上述实施方式中，联轴器部6构成为具有中间轴15，但是也可以不设置中间轴15，而是将第一联轴器16的第二接头部件20和第二联轴器17的第二接头部件20设为一体。并且，也可以构成为用联轴器直接连结蒸气涡轮4的涡轮旋转轴5和压缩机2的压缩机旋转轴3。
并且，缓冲板7可以设置于蒸气涡轮4一侧，也可以设置于压缩机2一侧和蒸气涡轮4一侧这两者。
符号说明
1-旋转机械系统，2-压缩机(第二旋转机械)，3-压缩机旋转轴(从动轴)，4-蒸气涡轮(第一旋转机械)，5-涡轮旋转轴(驱动轴)，6-联轴器部，7-缓冲板，8-涡轮壳体，9-压缩机壳体(壳体)，11-第一轴颈轴承，12-推力轴承，13-第二轴颈轴承，15-中间轴，16-第一联轴器，17-第二联轴器，18-中间轴凸缘部，19-第一接头部件，20-第二接头部件，22-螺栓，23-螺母，24-衬套，25-第一轮毂部，26-第一圆盘部，27-第一贯通孔，29-第二轮毂部，30-第二圆盘部，31-第二贯通孔，32-接头凸缘部，33-间隔件，34-轴承壳体，35-枢轴，36-轴瓦，37-垫片表面，38-供油喷嘴，39-润滑油供给用泵，41-保护部件，42-孔，43-支承部件。

Claims (2)

1.一种旋转机械系统，其具备：
第一旋转机械，具有能够围绕轴线驱动的驱动轴；
第二旋转机械，具有能够围绕所述轴线旋转的从动轴、以及在轴端部一侧通过垫片表面能够滑动地支承所述从动轴并对所述垫片表面供给润滑油的轴承装置；
联轴器部，连结所述驱动轴和所述从动轴，并将驱动轴的旋转传递到从动轴；及
缓冲板，设置于所述轴承装置与所述联轴器部之间，并隔开所述轴承装置一侧的空间与所述联轴器部一侧的空间，
所述第二旋转机械具有壳体，所述壳体设有呈筒形的筒状部，在所述筒状部与所述缓冲板之间沿径向具有间隙，
所述缓冲板具有在周方向上隔开间隔设置的多个支承部，
所述缓冲板经由所述支承部支承于所述壳体的内周面，
所述筒状部具备能够排出所述润滑油的排出部。
2.根据权利要求1所述的旋转机械系统，其中，
所述联轴器部具有向所述驱动轴及所述从动轴的径向突出的圆盘状的圆盘部。
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