CN108005919B - 一种多叶轮离心压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多叶轮离心压缩机，涉及离心压缩机结构设计技术领域，叶轮设置于主轴上，主轴包括第一半主轴、第二半主轴、连接杆，其中，第一半主轴与第二半主轴分别可拆卸固定连接在连接杆的两端；贯穿第二半主轴设置有第一通孔，沿连接杆中心轴线设置有加热孔，第一通孔与加热孔同轴且孔径相同；叶轮顺次设置在连接杆上，叶轮与第一半主轴之间、叶轮与第二半主轴之间、相邻叶轮之间分别设置有定位止口；叶轮的数量为多个，相邻叶轮之间设置有键限位连接。本发明将离心压缩机的叶轮安装在高刚度连接杆上并通过第一半主轴、第二半主轴配合紧密连接，同一转子上设置多个叶轮,既满足了大功率的工艺需求，同时保障了安全运行。

Description

一种多叶轮离心压缩机

技术领域

本发明涉及离心压缩机结构设计技术领域，具体而言，涉及一种多叶轮离心压缩机。

背景技术

压缩机是石化行业广泛应用的机械装置，随着石化行业的迅猛发展，石化行业应用的机械装置也逐渐向大型化方向发展。其中，大型离心压缩机，由于压缩介质的特性和化工工艺需求，在同一台压缩机中需要安装的叶轮数目越来越多，以提高压缩机的工作效率。但是，在上述压缩机内安装叶轮数目逐渐增加的同时，会对压缩机本身的运行安全造成一定影响。在同一个压缩机中安装过多的叶轮，会导致其整体刚度下降，转子二阶临界转速降低，使得其接近工作转速，大大的威胁了压缩机组的安全运行。也就是说，以现有的技术水平，在同一离心压缩机中装配少量的叶轮是可以保障大型离心压缩机的安全运行的，但是安装数量较多时，大型离心压缩机内转子的刚度不足以保障大型离心压缩机的安全运行。

传统离心压缩机转子由主轴，叶轮，隔套，平衡盘等部件构成，连接方式为加热式的过盈配合。叶轮隔套等顺次采用加热的方式安装在主轴之上，待温度降低后紧紧的套在主轴上，过盈配合连接。由于采用热装方式，不可避免的产生安装间隙，转子的刚度受力几乎全部由主轴承担，叶轮和隔套等都是负载部件。

在某重点石化行业项目中，气体需要由多个叶轮来完成压缩，现有技术中为达到上述工艺效果，需要由至少两台压缩机串联来完成的升压过程，增加了项目设备的投入成本，同时任意两台压缩机串联大大增加了设备故障点的数量，增加了设备后期运营维护的运行成本。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中的不足，提供一种多叶轮离心压缩机。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种多叶轮离心压缩机，包括主轴与叶轮，叶轮设置于主轴上，主轴包括第一半主轴、第二半主轴、连接杆，其中，第一半主轴与第二半主轴分别可拆卸固定连接在连接杆的两端；贯穿第二半主轴设置有第一通孔，沿连接杆中心轴线设置有加热孔，第一通孔与加热孔同轴且孔径相同；叶轮顺次设置在连接杆上，叶轮与第一半主轴之间、叶轮与第二半主轴之间、相邻叶轮之间分别设置有定位止口；叶轮的数量为多个，相邻叶轮之间设置有键限位连接。

上述任一方案中优选的是，在紧挨第一半主轴的叶轮与紧挨第二半主轴的叶轮之间设置有平衡盘，平衡盘设置于主轴上。

上述任一方案中优选的是，平衡盘的数量至少为1个。

上述任一方案中优选的是，第一半主轴、第二半主轴分别与连接杆螺纹连接，进一步优选的是连接杆的两端沿连接杆周向分别设置有外螺纹，与之匹配的在第一半主轴的与连接杆连接的一端、在第二半主轴的与连接杆连接的一端分别设置有设置有内螺纹，第一半主轴与第二半主轴分别通过螺纹配合与连接杆可拆卸固定连接。

上述任一方案中优选的是，第一半主轴与紧挨第一半主轴的叶轮之间止口定位，第二半主轴与紧挨第二半主轴的叶轮之间止口定位。

上述任一方案中优选的是，还包括加热器，用于装配时插入第一通孔与加热孔对连接杆进行加热。

上述任一方案中优选的是，第二半主轴与紧挨第二半主轴的叶轮螺纹连接。

上述任一方案中优选的是，连接杆的具体强度设计值的决定因素包括离心压缩机的设计需求、连接杆采用的具体材料。

上述任一方案中优选的是，第二半主轴异于与叶轮连接的一端设置有连接机构，连接结构用于连接驱动装置。

上述任一方案中优选的是，连接机构为与第二半主轴一体成型的固定凸台，固定凸台上设置有螺栓孔，螺栓孔与螺栓、螺母配合与驱动装置固定连接。

上述任一方案中优选的是，距第二半主轴最近的叶轮与第二半主轴螺纹连接，设置防转销限制上述叶轮与第二半主轴的相对运动。

本发明提供的多叶轮离心压缩机的有益效果在于，离心压缩机转子由第一半主轴、连接杆、第二半主轴可拆卸固定连接共同承载多个叶轮，连接杆采用高强度材料制成，在装配转子过程中通过加热连接杆使叶轮之间紧密，并通过第一半主轴与第二半主轴的轴向限位形成高刚度、能够装配多个叶轮的转子，使离心压缩机效率提高，大大节约了设备的投入成本。

附图说明

图1本发明的多叶轮离心压缩机优选实施例的结构示意图；

图2为本发明的多叶轮离心压缩机图1所示优选实施例第一半主轴的结构示意图；

图3为本发明的多叶轮离心压缩机图1所示优选实施例第二半主轴的的结构示意图；

图4为本发明的多叶轮离心压缩机图1所示优选实施例连接杆的结构示意图；

图5为本发明的多叶轮离心压缩机图1所示优选实施例叶轮的结构示意图。

附图标记：

1-主轴； 2-叶轮； 3-键； 4-平衡盘； 11-第一半主轴；

12-第二半主轴；13-连接杆； 121-第一通孔；122-连接机构；

131-加热孔； 1221-螺栓孔；1222-螺栓； 1223-螺母。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例保护范围的限制。

参照图1-图5，本实施例为解决上述现有技术中离心压缩机存在的缺陷，提供一种具有高刚度转子的多叶轮离心压缩机，上述多叶轮离心压缩机包括主轴1与叶轮2，叶轮2设置于主轴1上，主轴1包括第一半主轴11、第二半主轴12、连接杆13，其中，第一半主轴11与第二半主轴12分别可拆卸固定连接在连接杆13的两端；贯穿第二半主轴12设置有第一通孔121，沿连接杆13中心轴线设置有加热孔131，第一通孔121与加热孔131同轴且孔径相同；叶轮2顺次设置在连接杆13上，叶轮2与第一半主轴11之间、叶轮2与第二半主轴12之间、相邻叶轮2之间分别设置有定位止口；叶轮2的数量为多个，相邻叶轮2之间设置有键3限位连接。

加热孔131在连接杆13与第二半主轴12连接端处为敞口，在连接杆13与第一半主轴11连接端为闭口，即连接杆13为一端封闭的圆筒状结构。与加热孔131结构相匹配地，在第二半主轴12中心轴线位置设置有第一通孔121，第一通孔121的中心轴线与加热孔131的中心轴线重合，且第一通孔121的孔径与加热孔131的孔径相同。第一通孔121贯穿第二半主轴12。

本实施例提供的多叶轮离心压缩机适用于大功率空气压缩需求生产工艺，所以在设计其结构时，将连接杆13上可安装叶轮2的数量设计为多个。在第一半主轴11与叶轮2连接处、第二半主轴12与叶轮2连接处、相邻叶轮2之间设置有止口限位，并且在相邻叶轮2之间设置有键3限制相邻叶轮2沿连接杆13周向产生相对运动。

在具体使用本实施例提供的多叶轮离心压缩机的过程中，安装叶轮2前首先将第一半主轴11安装在连接杆13的加热孔131封闭的一端，然后将加热装置(此处优选加热丝)从另外的敞口端深入加热孔131对连接杆13进行加热，加热过程中，由于热胀冷缩连接杆在一定程度上长度变大，加热一段时间之后顺次将叶轮2安装在连接杆13上，最后在连接杆13设置有敞口的一端固定第二半主轴12。第一半主轴11与第二半主轴12夹紧多个叶轮2，最后将加热装置从加热孔131与第一通孔121中抽出，对连接杆13进行冷却。由于温度降低，在高温状态长度增加的连接杆13逐渐收缩，收缩过程中将安装在连接杆13上的叶轮之间的压紧力增大，提高了叶轮2之间的连接的紧固性，使多个叶轮2压紧成一整体。增强了叶轮2、第一半主轴11、第二半主轴12、连接杆13整体的强度，提高了本实施例的多叶轮离心压缩机的运行安全性。

采用上述本实施例提供的离心压缩机可实现工艺需求与离心压缩机安全运行同时得到满足的效果，避免了现有技术中存在的缺陷。例如，现有技术中某生产线上需要用到离心压缩机来完成空气压缩，若采用现有技术中的离心压缩机进行空气压缩，需要由一台具有4个叶轮的压缩机和一台具有5个叶轮的压缩机串联来完成的升压过程。因为现有技术中离心压缩机中上安装5个叶轮已经是能够保障离心压缩机运行安全条件下数量的极限，所以如果既要保障工艺需求又要保障运行安全的情况下只能是在具有5个叶轮的压缩机上串联另一压缩机来共同达到工业需求。这样的话生产场地以及生产设备会增加生产成本，并且在设备产生故障时还需要对两台压缩机进行逐一检修，延长了检修时间、加大了检修的人力物力投入。采用本实施例提供的多叶轮离心压缩机可在同一离心压缩机中安装多个叶轮2(至少6个)，实现采用一台离心压缩机即可满足工艺需求以及运行的安全。在连接杆13上顺次安装能够满足工艺需求的叶轮2的数量，并将叶轮2通过第一半主轴11与第二半主轴12限定在连接杆13上，防止叶轮2沿连接杆13的轴向运动，其中，第一半主轴11与第二半主轴12分别可拆卸固定在连接杆13的两端。

进一步地，在紧挨第一半主轴11的叶轮与紧挨第二半主轴12的叶轮2之间设置有平衡盘4，平衡盘4设置于主轴上。气体在顺次经过叶轮2的过程中，气体压力由小逐渐增大。在叶轮2之间设置平衡盘4的目的在于，利用平衡盘两侧气体的压差产生的轴向推力来部分抵消转子轴向力，平衡盘4可以安装在相邻的两叶轮2之间，也可以安装在靠近第二半主轴12与叶轮2连接处。平衡盘4的数量至少为1个，通过平衡盘4的设置可部分抵消转子的轴向力，降低转子沿轴向运动的幅度。

第一半主轴11、第二半主轴12分别与连接杆13螺纹连接。第一半主轴11与连接杆13的连接端、第二半主轴12与连接杆13的连接端分别设置有内螺纹，连接杆13的两端分别设置有外螺纹，且连接杆13两端的螺纹方向相反，避免了第一半主轴11、第二半主轴12、连接杆13高速运转时相互之间脱离连接造成安全隐患。并且，采用螺纹连接的方式连接第一半主轴11、第二半主轴12、连接杆13不仅可实现拆卸方便；进一步地，第二半主轴12在压紧安装在连接杆13上的叶轮2的过程中可连续、逐渐压紧，避免了在连接杆13与第二半主轴12上开设固定孔进行固定压紧对结构造成的结构损伤。

上述另一优选的技术方案是，距第二半主轴12最近的叶轮2与第二半主轴12螺纹连接，设置防转销限制上述叶轮2与第二半主轴12的相对运动，本优选方案中可将第一半主轴11与连接杆13设置为一体成型结构，也可以设置为分体结构通过螺纹可拆卸固定连接。防转销限制了第二半主轴12与叶轮2之间的相对转动。既保障了结构之间的紧密连接，又最大程度上减少了对结构的损伤，保障了连接杆13的刚度，提高了多叶轮离心压缩机运行的安全性。

进一步地，在相邻两叶轮2之间设置有防转销，限制相邻两叶轮2之间的相对转动。保障装置的结构整体性。

进一步地，第一半主轴11与紧挨第一半主轴11的叶轮2之间止口定位，第二半主轴12与紧挨第二半主轴的叶轮2之间止口定位。为使叶轮2、主轴1在多叶轮离心压缩机运行时能够保持为一整体，保障转子的稳定性，第一半主轴11、第二半主轴12除了通过螺纹连接连接杆13、通过压紧的方式压紧叶轮2之外，还分别在与其紧挨的叶轮2之间分别设置有止口定位，防止第一半主轴11、第二半主轴12分别与紧挨其的叶轮2之间沿连接杆13周向产生相对转动，进一步保障转子的稳定性。

进一步地，还包括加热器，用于装配时插入第一通孔121与加热孔131对连接杆13进行加热。在连接杆13的中心轴线位置设置有加热孔131，通过加热连接杆13可使连接杆13在一定程度上长度增加，然后在连接杆13上装配叶轮2，并用第一半主轴11与第二半主轴12进行压紧保障叶轮2与叶轮2之间的压紧。装配完毕第一半主轴11与第二半主轴12之后对连接杆13进行冷却(优选自然冷却)，连接杆13冷却过程中长度一定程度上减小，进一步压紧安装在连接杆13上的叶轮2，进一步提高了叶轮2与主轴1的整体性，提高了多叶轮离心压缩机的转子的整体刚度。在转子出现运转问题时只需对一台空气压缩机进行检修，降低了检修投入成本；使用本实施例的多叶轮离心压缩机可减少空气压缩机的投入，降低了设备投入成本。

第二半主轴12异于与叶轮2连接的一端设置有连接机构122，连接结构122用于连接驱动装置。连接机构122为与第二半主轴12一体成型的固定凸台，固定凸台上设置有螺栓孔1221，螺栓孔1221与螺栓1222、螺母1223配合与驱动装置固定连接。本实施例中驱动装置为汽轮，因为现有技术中驱动装置大多数为汽轮机，汽轮机容易控制且动力大。连接机构122设置为第二半主轴12上的凸台可保障其与第二半主轴12的结构整体性、动力传递快速。整体成成型保障了结构强度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种多叶轮离心压缩机，包括主轴(1)与叶轮(2)，所述叶轮(2)设置于所述主轴(1)上，其特征在于，所述主轴(1)包括第一半主轴(11)、第二半主轴(12)、连接杆(13)，其中，

所述第一半主轴(11)与所述第二半主轴(12)分别可拆卸固定连接在所述连接杆(13)的两端；

贯穿所述第二半主轴(12)设置有第一通孔(121)，沿所述连接杆(13)中心轴线设置有加热孔(131)，所述第一通孔(121)与所述加热孔(131)同轴且孔径相同；

所述叶轮(2)顺次设置在所述连接杆(13)上，所述第一半主轴(11)与紧挨所述第一半主轴(11)的叶轮(2)之间止口定位，所述第二半主轴(12)与紧挨所述第二半主轴的叶轮(2)之间止口定位，相邻叶轮(2)之间分别设置有定位止口；

所述叶轮(2)的数量为多个，相邻所述叶轮(2)之间设置有键(3)限位连接。

2.如权利要求1所述的多叶轮离心压缩机，其特征在于，在紧挨所述第一半主轴(11)的叶轮与紧挨所述第二半主轴(12)的叶轮(2)之间设置有平衡盘(4)，所述平衡盘(4)设置于所述主轴上。

3.如权利要求2所述的多叶轮离心压缩机，其特征在于，所述平衡盘(4)的数量至少为1个。

4.如权利要求3所述的多叶轮离心压缩机，其特征在于，所述第一半主轴(11)、所述第二半主轴(12)分别与所述连接杆(13)螺纹连接。

5.如权利要求1所述的多叶轮离心压缩机，其特征在于，还包括加热器，用于装配时插入所述第一通孔(121)与所述加热孔(131)对所述连接杆(13)进行加热。

6.如权利要求1所述的多叶轮离心压缩机，其特征在于，所述第二半主轴(12)与紧挨所述第二半主轴(2)的叶轮(2)螺纹连接。

7.如权利要求1所述的多叶轮离心压缩机，其特征在于，所述第二半主轴(12)异于与所有所述叶轮(2)连接的一端设置有连接机构(122)，所述连接机构(122)用于连接驱动装置。

8.如权利要求7所述的多叶轮离心压缩机，其特征在于，所述连接机构(122)为与所述第二半主轴(12)一体成型的固定凸台，所述固定凸台上设置有螺栓孔(1221)，所述螺栓孔(1221)与螺栓(1222)、螺母(1223)配合与所述驱动装置固定连接。