CN106837849A - 离心鼓风机高速转子结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离心鼓风机高速转子结构，包括带有齿轮的齿轮轴、径向滑动轴承、组合轴承、滑动轴承推力盘以及叶轮，径向滑动轴承、组合轴承、叶轮和滑动轴承推力盘套设于齿轮轴上，径向滑动轴承和组合轴承位于齿轮的两侧用于支撑固定齿轮轴，滑动轴承推力盘靠近组合轴承的外侧设置且滑动轴承推力盘上设置有用于对高速转子齿轮箱内的油气进行密封的油气密封机构。本发明提供的离心鼓风机高速转子结构，解决了现有的采用迷宫密封的高速离心鼓风机会导致油气泄漏的现象。本发明提供的离心鼓风机高速转子结构，结构简单，制造成本低、并减少了鼓风机的体积，提升了鼓风机的工作效率。

Description

离心鼓风机高速转子结构
技术领域
本发明涉及鼓风机领域，特别地，涉及一种离心鼓风机高速转子结构。
背景技术
离心鼓风机要保证良好的运行效果，转子与定子之间必须保证一定的间隙，以避免其间的摩擦、磨损、碰撞、以及损坏等故障会导致油气泄漏现象，油气泄漏不仅降低了压缩机的工作效率，而且会污染工作环境。现有鼓风机的密封形式大部分以迷宫密封为主。迷宫密封是在转轴周围设置若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空间，被密封油气在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。但是随着转子转速的增加，单一的迷宫密封已不能满足要求，不能实现油气的零泄漏。例如，当鼓风机内的气体为有毒气体时，单一的迷宫密封已不能满足可靠性与安全性的要求。
对现有的采用迷宫密封的高速离心鼓风机的泄气量进行计算，由迷宫密封的泄漏计算公式可知：
其中：G为漏气量，α为流量系数，D为密封直径，S为间隙，P1为出口压力，P2为进口压力，Z为齿数，ρ1为密度。由上述公式可以计算出采用迷宫密封的高速离心鼓风机漏气量不为0。
因此，现有的采用迷宫密封的高速离心鼓风机会导致油气泄漏现象，是一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种离心鼓风机高速转子结构，以解决现有的采用迷宫密封的高速离心鼓风机会导致油气泄漏现象的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种离心鼓风机高速转子结构，包括带有齿轮的齿轮轴、径向滑动轴承、组合轴承、滑动轴承推力盘以及叶轮，径向滑动轴承、组合轴承、叶轮和滑动轴承推力盘套设于齿轮轴上，径向滑动轴承和组合轴承位于齿轮的两侧用于支撑固定齿轮轴，滑动轴承推力盘靠近组合轴承的外侧设置且滑动轴承推力盘上设置有用于对高速转子齿轮箱内的油气进行密封的油气密封机构。
进一步地，油气密封机构包括套设在滑动轴承推力盘上且与高速转子齿轮箱固定相连用于阻挡高速转子齿轮箱内的气体泄漏的挡风板及与高速转子齿轮箱相连用于阻挡高速转子齿轮箱内的润滑油泄漏的挡油板。
进一步地，油气密封机构还包括套设在滑动轴承推力盘上且与高速转子齿轮箱固定相连用于对高速转子齿轮箱内的油气进行密封的输出密封端盖。
进一步地，滑动轴承推力盘上还设置有与输出密封端盖相连用于通过与输出密封端盖相配合以对高速转子齿轮箱内的油气进行双重密封的第一油气密封部和第二油气密封部。
进一步地，第一油气密封部为周向设置在滑动轴承推力盘上的环形凹槽，环形凹槽上对应填充有与输出密封端盖紧密贴合的活塞环。
进一步地，第二油气密封部为周向设置在滑动轴承推力盘上的封严篦齿，输出密封端盖对应设置与封严篦齿相匹配的环形齿腔。
进一步地，输出密封端盖上还设置有与环形齿腔相通用于将留在环形齿腔内的润滑油返回到油箱中的回油孔。
进一步地，挡油板靠近组合轴承设置，且输出密封端盖设置在挡油板和挡风板之间。
进一步地，离心鼓风机高速转子结构，还包括锁紧块，齿轮轴的一端设置有轴肩，组合轴承、滑动轴承推力盘、叶轮依次串接在靠近轴肩的齿轮轴上并通过锁紧块相锁定以形成一个整体。
进一步地，齿轮和叶轮分别布置在齿轮轴的两端，齿轮轴上设置有用于调整高速转子的重心的动平衡部，滑动轴承推力盘上还设置有用于平衡高速转子的重心的去重部。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的离心鼓风机高速转子结构，采用滑动轴承推力盘，将滑动轴承推力盘靠近组合轴承的外侧设置且在滑动轴承推力盘上设置有用于对高速转子齿轮箱内的油气进行密封的油气密封机构，从而解决了现有的采用迷宫密封的高速离心鼓风机会导致油气泄漏的现象。本发明提供的离心鼓风机高速转子结构，采用机械密封的方式，结构简单，制造成本低、并减少了鼓风机的体积，提升了鼓风机的工作效率。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明离心鼓风机高速转子结构优选实施例的结构示意图；
图2是本发明离心鼓风机高速转子结构优选实施例的装配示意图；
图3是图1中滑动轴承推力盘优选实施例的装配结构示意图；
图4是图1中滑动轴承推力盘优选实施例的结构示意图；
图5是图1中输出密封端盖优选实施例的部分结构示意图；
图6是图1中挡油板优选实施例的部分结构示意图。
附图标号说明：
10、齿轮轴；20、径向滑动轴承；30、组合轴承；40、滑动轴承推力盘；50、叶轮；41、挡风板；42、挡油板；43、输出密封端盖；44、环形凹槽；45、活塞环；46、封严篦齿；431、环形齿腔；432、回油孔；60、锁紧块；11、轴肩；12、动平衡部；47、去重部；70、垫片；421、回油框。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1和图2，本发明的优选实施例提供了一种离心鼓风机高速转子结构，包括带有齿轮的齿轮轴10、径向滑动轴承20、组合轴承30、滑动轴承推力盘40以及叶轮50，径向滑动轴承20、组合轴承30、叶轮50和滑动轴承推力盘40套设于齿轮轴10上，径向滑动轴承20和组合轴承30位于齿轮的两侧用于支撑固定齿轮轴10，滑动轴承推力盘40靠近组合轴承30的外侧设置且滑动轴承推力盘40上设置有用于对高速转子齿轮箱内的油气进行密封的油气密封机构。其中，径向滑动轴承20固定在高速转子齿轮箱上。组合轴承30与滑动轴承推力盘40相对设置，组合轴承30为径向滑动轴承与推力轴承相结合的轴承，既可以承受一定的轴向力，也可以承受一定的径向力。齿轮轴10包括输出轴和输出齿轮，输出轴和输出齿轮可以是一体式设计，可以是分体式设计；油气密封机构为机械式密封机构，可以为O形圈密封，或者是弹簧密封等，在此不做限定，均在本专利的保护范围之内。
本实施例提供的离心鼓风机高速转子结构，采用滑动轴承推力盘，将滑动轴承推力盘靠近组合轴承的外侧设置且在滑动轴承推力盘上设置有用于对高速转子齿轮箱内的油气进行密封的油气密封机构，从而解决了现有的采用迷宫密封的高速离心鼓风机会导致油气泄漏的现象。本实施例提供的离心鼓风机高速转子结构，采用机械密封的方式，结构简单，制造成本低、并减少了鼓风机的体积，提升了鼓风机的工作效率。
优选地，如图3所示，本实施例提供的离心鼓风机高速转子结构，油气密封机构包括套设在滑动轴承推力盘40上且与高速转子齿轮箱固定相连用于阻挡高速转子齿轮箱内的气体泄漏的挡风板41及与高速转子齿轮箱相连用于阻挡高速转子齿轮箱内的润滑油泄漏的挡油板42。其中，挡风板41安装在输出密封端盖上，输出密封端盖固定在高速转子齿轮箱的箱体上，挡油板42安装在高速转子齿轮箱的静止件上。本实施例提供的离心鼓风机高速转子结构，采用挡风机构和挡油机构来对高速转子齿轮箱内的油气进行密封，结构简单，制造成本低、并减少了鼓风机的体积，提升了鼓风机的工作效率。另外，如图6所示，挡油板42上设置有用于引导润滑油回油的回油框421，回油框421上具有与径向滑动轴承20相对设置用于引导润滑油流入的滑油容纳腔以及设置在挡油板42的底部且与滑油容纳腔相通用于将滑油容纳腔引导的润滑油进行汇流的汇流孔。在本实施例中，挡油板42的主要作用为：防止径向滑动轴承20所需的润滑油往外跑，引导润滑油快速的回油；同时可以通过润滑油带走更多的热量，降低滑动轴承20的油温。
可选地，如图3和图4所示，本实施例提供的离心鼓风机高速转子结构，油气密封机构还包括套设在滑动轴承推力盘40上且与高速转子齿轮箱固定相连用于对高速转子齿轮箱内的油气进行密封的输出密封端盖43。输出密封端盖43上设置有用于阻挡油气泄漏的端面。挡风板41安装在输出密封端盖43的端面上。具休地，滑动轴承推力盘40上还设置有与输出密封端盖43相连用于通过与输出密封端盖43相配合以对高速转子齿轮箱内的油气进行双重密封的第一油气密封部和第二油气密封部。其中，第一油气密封部可以为周向设置在滑动轴承推力盘40上的环形凹槽44，环形凹槽44上对应填充有与输出密封端盖43紧密贴合的活塞环45。第二油气密封部可以为周向设置在滑动轴承推力盘40上的封严篦齿46，输出密封端盖43对应设置与封严篦齿46相匹配的环形齿腔431。其中，封严篦齿46可以为二级篦齿或多级篦齿。封严篦齿46的自由端朝向滑动轴承推力盘40的端面设置。本实施例提供的离心鼓风机高速转子结构，采用篦齿机构和活塞环密封安装机构来对高速转子齿轮箱内的油气进行密封，结构简单，制造成本低、并减少了鼓风机的体积，提升了鼓风机的工作效率。
优选地，如图5所示，本实施例提供的离心鼓风机高速转子结构，输出密封端盖43上还设置有与环形齿腔431相通用于将留在环形齿腔431内的润滑油返回到油箱中的回油孔432。输出密封端盖43与高速转子齿轮箱的箱体通过螺丝固定连接，回油孔432及时把环形齿腔431内的润滑油返回到油箱中，从而防止润滑油的积累。
优选地，如图5所示，本实施例提供的离心鼓风机高速转子结构，为了逐级防止油气泄漏，将挡油板42靠近组合轴承30设置，且输出密封端盖43设置在挡油板42和挡风板41之间，从而达到油气零泄漏的要求。
进一步地，如图1和图2所示，本实施例提供的离心鼓风机高速转子结构，离心鼓风机高速转子结构，还包括锁紧块60，齿轮轴10的一端设置有轴肩11，组合轴承30、滑动轴承推力盘40、叶轮50依次串接在靠近轴肩11的齿轮轴10上并通过锁紧块60相锁定以形成一个整体，从而控制转子的轴向窜动，防止叶轮与蜗壳之间的刮擦，提高离心鼓风机的效率。其中，锁紧块60可以为锁紧螺母，锁紧螺母通过螺丝连接将，组合轴承30、滑动轴承推力盘40、叶轮50一起锁定在齿轮轴10上。如图2所示，在齿轮轴10上，A处安装径向滑动轴承20，C处安装组合轴承30。B为动平衡去重位置，并且C的长度根据径向滑动轴承20以及组合轴承30的要求来设定，这样就可以控制齿轮轴10的轴向窜动量。具体地，齿轮轴10上的C距离是根据径向滑动轴承20与组合轴承30的设计要求所确定，C与径向滑动轴承20与组合轴承30的长度差需满足推力轴承油膜建立的要求。当C值确定后，就可以确定高速转子的最大轴向窜动。
进一步地，参见图1和图2，本实施例提供的离心鼓风机高速转子结构，还包括设置在叶轮50和滑动轴承推力盘之间的垫片70，在本实施例中，可根据调整垫片70的厚薄得出最佳的叶轮50与蜗壳的间隙，从而可以避免叶轮50的刮擦，同时很好地控制气体的泄漏，提高鼓风机的效率。
优选地，参见图1和图2，本实施例提供的离心鼓风机高速转子结构，齿轮轴10考虑了高速转子的重心均衡，齿轮的位置考虑了增加叶轮50和滑动轴承推力盘40后的重心的位置，所以在设计时齿轮远离叶轮50端，同时在齿轮轴10支撑中间设置加一个动平衡部12。动平衡部12既起到推力盘的作用，又可以调整高速转子的重心。在本实施例中，高速转子的动平衡需要两个去重点，因此设置有两个去重位置，方便高速转子的去重。此外，为了方便均衡重心，在滑动轴承推力盘40上设置有去重部47，使其重心处在两支撑点之间。
本实施例提供的离心鼓风机高速转子结构，在体积相同的情况下通过提高转速达到更大的压力和流量，有利于提高高速转子的重心均衡；提高系统稳定性；较好地控制叶轮与蜗壳的间隙，使鼓风机的效率提高；使用转速更高、范围更广；结构简单，可减少鼓风机的体积，降低制造成本。
本实施例经过了试验，试验过程中转速达到51000r/min，未出现叶轮刮擦、油气泄漏，系统稳定实现了设计目标，达到了设计要求，具有重大的工程实际意义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种离心鼓风机高速转子结构，其特征在于，包括带有齿轮的齿轮轴(10)、径向滑动轴承(20)、组合轴承(30)、滑动轴承推力盘(40)以及叶轮(50)，所述径向滑动轴承(20)、所述组合轴承(30)、所述叶轮(50)和所述滑动轴承推力盘(40)套设于所述齿轮轴(10)上，所述径向滑动轴承(20)和所述组合轴承(30)位于所述齿轮的两侧用于支撑固定所述齿轮轴(10)，所述滑动轴承推力盘(40)靠近所述组合轴承(30)的外侧设置且所述滑动轴承推力盘(40)上设置有用于对高速转子齿轮箱内的油气进行密封的油气密封机构。
2.根据权利要求1所述的离心鼓风机高速转子结构，其特征在于，
所述油气密封机构包括套设在所述滑动轴承推力盘(40)上且与高速转子齿轮箱固定相连用于阻挡高速转子齿轮箱内的气体泄漏的挡风板(41)及与高速转子齿轮箱相连用于阻挡高速转子齿轮箱内的润滑油泄漏的挡油板(42)。
3.根据权利要求2所述的离心鼓风机高速转子结构，其特征在于，
所述油气密封机构还包括套设在所述滑动轴承推力盘(40)上且与高速转子齿轮箱固定相连用于对高速转子齿轮箱内的油气进行密封的输出密封端盖(43)。
4.根据权利要求3所述的离心鼓风机高速转子结构，其特征在于，
所述滑动轴承推力盘(40)上还设置有与所述输出密封端盖(43)相连用于通过与所述输出密封端盖(43)相配合以对高速转子齿轮箱内的油气进行双重密封的第一油气密封部和第二油气密封部。
5.根据权利要求4所述的离心鼓风机高速转子结构，其特征在于，
所述第一油气密封部为周向设置在所述滑动轴承推力盘(40)上的环形凹槽(44)，所述环形凹槽(44)上对应填充有与所述输出密封端盖(43)紧密贴合的活塞环(45)。
6.根据权利要求4所述的离心鼓风机高速转子结构，其特征在于，
所述第二油气密封部为周向设置在所述滑动轴承推力盘(40)上的封严篦齿(46)，所述输出密封端盖(43)对应设置与所述封严篦齿(46)相匹配的环形齿腔(431)。
7.根据权利要求6所述的离心鼓风机高速转子结构，其特征在于，
所述输出密封端盖(43)上还设置有与所述环形齿腔(431)相通用于将留在所述环形齿腔(431)内的润滑油返回到油箱中的回油孔(432)。
8.根据权利要求3所述的离心鼓风机高速转子结构，其特征在于，
所述挡油板(42)靠近所述组合轴承(30)设置，且所述输出密封端盖(43)设置在所述挡油板(42)和所述挡风板(41)之间。
9.根据权利要求1所述的离心鼓风机高速转子结构，其特征在于，
还包括锁紧块(60)，所述齿轮轴(10)的一端设置有轴肩(11)，所述组合轴承(30)、所述滑动轴承推力盘(40)、所述叶轮(50)依次串接在靠近所述轴肩(11)的齿轮轴(10)上并通过所述锁紧块(60)锁定以形成一个整体。
10.根据权利要求1所述的离心鼓风机高速转子结构，其特征在于，
所述齿轮和所述叶轮(50)分别布置在所述齿轮轴(10)的两端，所述齿轮轴(10)上设置有用于调整所述高速转子的重心的动平衡部(12)，所述滑动轴承推力盘(40)上还设置有用于平衡所述高速转子的重心的去重部(47)。
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