CN114673681B - 一种高速气悬浮风机轴向平衡及密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速气悬浮风机轴向平衡及密封结构，包括：止推架，其中部设置有止推盘；蜗壳，其内部可转动设置有叶轮；所述叶轮后侧设置有多圈密封槽；密封盘，其上设置有多圈与多圈密封槽进行间隙嵌合的密封齿；转子，其两端分别连接有止推盘和叶轮；本发明的风机通过转子带动止推架和叶轮旋转，实现转子在高速旋转下的轴向动态平衡，同时，通过多圈密封槽和多圈密封齿的嵌套旋转，对蜗壳的一端实现稳定气封，效果良好。

Description

一种高速气悬浮风机轴向平衡及密封结构

技术领域

本发明涉及养殖风机配套装置领域，具体为一种高速气悬浮风机轴向平衡及密封结构。

背景技术

养殖风机，即指养殖用压气机，通过压气向养殖区域中鼓风，以满足养殖需要，所谓压气机是燃气涡轮发动机中利用高速旋转的叶片给空气作功以提高空气压力的部件；压气机叶轮叶片的前端部分呈弯曲状称为导轮，起作用是将气体无冲击的导入工作叶轮，减小气流冲击损失；小型增压器的压气机叶轮一般将导轮与工作叶轮制成一体；压气机的叶轮出口有扩压器，使气体在叶轮中获得的动能尽可能多地转化为压力；扩压器分为叶片式和缝隙式两种；压气机的外壳有气流的进口和出口；进口一般呈轴向布置，流道略呈渐缩，以减小进气阻力；出口一般设计成流道沿圆周渐扩的蜗壳状，使高速气流在那里继续扩压，提高增压器的总效率；压气机由涡轮驱动，其主要性能参数有：转速、流量、空气流量、增压比和效率等。

目前的养殖风机其内部转子在高速旋转时，由于转子在高速旋转时会出现轴向抖动，现有的风机无法有效的限制这种轴向抖动，从而使得转子也无法进一步提高转速，使得转子无法进一步提高转速，同时风机蜗壳在压缩气体时，由于没有采用合适的密封装置，在气体在蜗壳内腔压缩加速时，容易在端部漏气，从而造成排气量的损失，这些缺点严重限制了风机的性能和压气鼓风效率。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高速气悬浮风机轴向平衡及密封结构，包括：

止推架，其中部设置有止推盘；

蜗壳，其内部可转动设置有叶轮；所述叶轮后侧设置有多圈密封槽；

密封盘，其上设置有多圈与多圈密封槽进行间隙嵌合的密封齿；

转子，其两端分别连接有止推盘和叶轮。

优选的是，其中，所述止推架包括两个间隔设置的前止推衬底盘和后止推衬底盘；所述止推盘夹持设置在前止推衬底盘和后止推衬底盘之间形成限位；所述前止推衬底盘和后止推衬底盘中部分别设置有用于穿设转子的通孔。

优选的是，其中，所述前止推衬底盘外侧环绕设置有多个第一凸出部；所述后止推衬底盘外侧环绕设置有多个第二凸出部；通过多个固定螺栓分别穿设在多个第一凸出部和多个第二凸出部中后，螺合在风机机筒前端。

优选的是，其中，，所述前止推衬底盘和后止推衬底盘均设置有多个透气孔。

优选的是，其中，多圈所述密封齿可拆卸连接在密封盘上；多圈所述密封齿上分别设置有多组十字分布的第一螺孔；所述密封盘上设置有多组与多组第一螺孔相匹配的第二螺孔；通过使用多个固定螺栓分别穿设螺合在多个第一螺孔和第二螺孔中，从而实现可拆卸连接。

优选的是，其中，多圈所述密封槽和多圈密封齿的每一环间距设置为0.2mm。

优选的是，其中，所述转子前端一体设置有前轴杆；所述前轴杆外侧套设有前轴套；所述前轴套套设在第一轴承内圈中，实现传动；所述前轴杆前端设置有前扭杆；所述止推盘中部设置与前扭杆相匹配的前扭孔；所述前扭杆嵌入到前扭孔中，且穿出后在止推盘前端外侧使用固定螺母拧紧固定；所述前扭杆和前扭孔通过上下端设置的平口进行抵靠，从而实现传动。

优选的是，其中，所述转子后端一体连接有后轴杆；所述后轴杆外侧套设有后轴套；所述后轴套外圈套设在第二轴承内圈中，实现传动；所述后轴杆前端设置有后扭杆；所述叶轮中部设置有与后扭杆相匹配的后扭孔；所述后扭杆嵌入到后扭孔，且穿出后在叶轮前端外侧使用固定螺母拧紧固定；所述后扭杆和后扭孔通过上下端设置的平口进行抵靠，从而实现传动。

本发明至少包括以下有益效果：

叶轮上的多圈密封槽通过配合密封盘上的多圈密封齿，可给予旋转中的转子一个从后至前的“正向轴向推力”，这是因为，当气流从蜗壳进气端进入后，不仅会随着整个蜗壳内腔螺旋加速，直至从出气端排出，还有一部分气体将会直接从蜗壳的侧面进入到多圈密封槽和多圈密封齿相互间隙套设的“环形空间”中，由于此时多圈密封槽相对于多圈密封齿进行高速的相对转动，那么该股气流将会在这个“环形空间”中逐级从外环向内环进行移动压缩，造成该气流从外环到内环的气压递增，当到气流达中心部位时，会产生对整个叶轮产生一个从后至前的正向轴向压力。

通过止推架配合止推盘，可给予旋转中的转子一个从前至后的“反向轴向推力”，这是因为，转子的前端一体连接有止推盘，而该止推盘是直接夹持设置在止推架中，自然形成了形成一个反向的止推阻力，而该止推阻力即为反向的轴向推力。

由此我们可知，这两个方向随时保持相反的轴向推力在风机运行时，为高速旋转的转子提供了动态的轴向平衡，防止转子进行轴向抖动，保证其结构稳定，从而使转子能够进一步提高转速，提高了装置的适用性，从而实现本发明题目中所提到的“轴向平衡”的效果。

本装置区别于过往设计的第二关键点在于，“密封结构的设计(用高压气体来密封气体本身)”由上述已经阐明的产生正向轴向推力的原理中“那么该股气流将会在这个“环形空间”中逐级从外环向内环进行移动压缩，造成该气流从外环到内环的气压递增”这一句可知，由于中心部位的气压是较高的，而气压从内环到外环的气压是递减的，从而在中心部位产生一个“气压密封”的效果，从而有效的防止风机压气工作过程中，一部分气体从蜗壳侧面泄露的情况，即实现了本发明题目中所提到“密封”的效果。

最后，可见通过本装置的设计，能够有效地实现风机高速运转中的“轴向动态平衡”和“密封”两者的效果，结构稳定，装配方便，具很强的适用性。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的总结构图；

图2为本发明的机筒正面结构图；

图3为本发明的机筒侧面结构图；

图4为本发明的转子前端装配结构图；

图5为本发明的止推架结构图；

图6为本发明的转子后端装配结构图；

图7为本发明的转子后端装配截面图；

图8为本发明的叶轮后端多圈密封槽结构图；

图9为本发明的密封盘前端多圈密封齿结构图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。需要说明的是，在本发明的描述中，术语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发明和简化描述，并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发明的限制。在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

图1-9示出了本发明的一种实现形式，包括：

止推架2，其中部设置有止推盘21；

蜗壳3，其内部可转动设置有叶轮31；所述叶轮31后侧设置有多圈密封槽311；

密封盘32，其上设置有多圈与多圈密封槽311进行间隙嵌合的密封齿321；

转子12，其两端分别连接有止推盘21和叶轮31。

工作原理：首先，由于转子12整体已装配在压气机机筒中，当机筒通电，转子12开始旋转，高速旋转的转子12将会带动两端的止推盘21和叶轮31一同旋转，此时，转子12上会出现两股反向的轴向推力，为转子12提供了实时的动态轴向平衡；其次，设置在叶轮31后端后的多圈密封槽311，也一并随着叶轮31进行高速旋转，当多圈密封槽311与多圈密封齿321进行相匹配的间隙嵌合后，整个叶轮31的后端中部即可形成高压气封状态，从而实现利用气体本身的气压来实现密封的效果，有效防止气体从蜗壳3侧面泄露，提高了压气机的压气鼓风效率。

本装置区别于过往设计的第一关键点在于，“转子轴向动态平衡结构”的设计，通过高速旋转的转子12带动两端的止推盘21和叶轮31一同旋转，会出现两股反向的轴向推力，利用这两股力实现动态平衡，它们两者的实际效果分别如下：

叶轮31上的多圈密封槽311通过配合密封盘32上的多圈密封齿321，可给予旋转中的转子12一个从后至前的“正向轴向推力”，这是因为，当气流从蜗壳3进气端进入后，不仅会随着整个蜗壳3内腔螺旋加速，直至从出气端排出，还有一部分气体将会直接从蜗壳3的侧面进入到多圈密封槽311和多圈密封齿321相互间隙套设的“环形空间”中，由于此时多圈密封槽311相对于多圈密封齿321进行高速的相对转动，那么该股气流将会在这个“环形空间”中逐级从外环向内环进行移动压缩，造成该气流从外环到内环的气压递增，当到气流达中心部位时，会产生对整个叶轮31产生一个从后至前的正向轴向压力。

通过止推架2配合止推盘21，可给予旋转中的转子12一个从前至后的“反向轴向推力”，这是因为，转子12的前端一体连接有止推盘21，而该止推盘21是直接夹持设置在止推架2中，自然形成了形成一个反向的止推阻力，而该止推阻力即为反向的轴向推力。

由此我们可知，这两个方向随时保持相反的轴向推力在风机运行时，为高速旋转的转子12提供了动态的轴向平衡，防止转子12进行轴向抖动，保证其结构稳定，从而使转子12能够进一步提高转速，提高了装置的适用性，从而实现本发明题目中所提到的“轴向平衡”的效果。

本装置区别于过往设计的第二关键点在于，“密封结构的设计(用高压气体来密封气体本身)”由上述已经阐明的产生正向轴向推力的原理中“那么该股气流将会在这个“环形空间”中逐级从外环向内环进行移动压缩，造成该气流从外环到内环的气压递增”这一句可知，由于中心部位的气压是较高的，而气压从内环到外环的气压是递减的，从而在中心部位产生一个“气压密封”的效果，从而有效的防止风机压气工作过程中，一部分气体从蜗壳3侧面泄露的情况，即实现了本发明题目中所提到“密封”的效果。

最后，可见通过本装置的设计，能够有效地实现风机高速运转中的“轴向动态平衡”和“密封”两者的效果，结构稳定，装配方便，具很强的适用性。

在上述技术方案中，所述止推架2包括两个间隔设置的前止推衬底盘22和后止推衬底盘23；所述止推盘21夹持设置在前止推衬底盘22和后止推衬底盘23之间形成限位；所述前止推衬底盘22和后止推衬底盘23中部分别设置有用于穿设转子12的通孔。

工作原理：当转子12前端带动止推盘21一同旋转时，止推盘21能够被前止推衬底盘22和后止推衬底盘23进行夹持限位，从而放置转子的轴向抖动，保证转子能够进一步提高转速，提高作业效率。

在上述技术方案中，所述前止推衬底盘22外侧环绕设置有多个第一凸出部221；所述后止推衬底盘23外侧环绕设置有多个第二凸出部231；通过多个固定螺栓分别穿设在多个第一凸出部221和多个第二凸出部231中后，螺合在风机机筒1前端。

工作原理：在装配整个止推架2时，由于多个第一凸出部221、多个第二的凸出部231相互对应匹配，通过使用多个固定螺栓进行装配后，使得整个止推架2能够稳定装配在风机机筒1前端，能欧保证装置整体的支撑性，装卸更加方便。

在上述技术方案中，所述前止推衬底盘22和后止推衬底盘23均设置有多个透气孔220。

工作原理：在转子带动止推盘进行高速转动时，会产生相当大的摩擦热量，通过多个透气孔220，可对前止推衬底盘22和后止推衬底盘23之间夹持的止推盘起到有效的散热，对结构起到一定的保护作用。

在上述技术方案中，多圈所述密封齿321可拆卸连接在密封盘32上；多圈所述密封齿321上分别设置有多组十字分布的第一螺孔322；所述密封盘32上设置有多组与多组第一螺孔322相匹配的第二螺孔320；通过使用多个固定螺栓分别穿设螺合在多个第一螺孔322和第二螺孔320中，从而实现可拆卸连接。

工作原理：在装配多圈密封齿321时，通过多组十字分布的第一螺孔322和第二螺孔320使用多个固定螺栓穿设固定后，使得多圈密封齿321在密封盘32上更加牢固稳定，支撑性更好，同时方便装卸，装置结构的整体性更好。

在上述技术方案中，多圈所述密封槽311和多圈密封齿321的每一环间距设置为0.2mm。

工作原理：0.2mm的间距，使得多圈密封槽311在和多圈密封齿321进行相互套设嵌合时，对流入的气体压缩更加稳定，多层环形空间中气压的递增更加均匀稳定，显著的提高了本装置的气密性。

在上述技术方案中，所述转子12前端一体设置有前轴杆；所述前轴杆外侧套设有前轴套122；所述前轴套122套设在第一轴承71内圈中，实现传动；所述前轴杆前端设置有前扭杆123；所述止推盘2中部设置与前扭杆123相匹配的前扭孔20；所述前扭杆123嵌入到前扭孔20中，且穿出后在止推盘2前端外侧使用固定螺母拧紧固定；所述前扭杆123和前扭孔20通过上下端设置的平口进行抵靠，从而实现传动。

工作原理：在装配转子12的前端部分时，前轴套122能够更好贴合嵌入到第一轴承的内圈中，从而保证转子12前端的转动支撑更加稳定；通过在转子12前端一体延伸设置的前扭杆121套设在前扭孔20中，从而实现了对整个止推盘2的传动，装配方便，连接稳定。

在上述技术方案中，所述转子12后端一体连接有后轴杆124；所述后轴杆124外侧套设有后轴套125；所述后轴套125外圈套设在第二轴承内圈中，实现传动；所述后轴杆124前端设置有后扭杆126；所述叶轮3中部设置有与后扭杆126相匹配的后扭孔30；所述后扭杆126嵌入到后扭孔30，且穿出后在叶轮3前端外侧使用固定螺母拧紧固定；所述后扭杆126和后扭孔30通过上下端设置的平口进行抵靠，从而实现传动。

工作原理：在装配转子12的后端部分时，后轴套125能够更好贴合嵌入到第二轴承72的内圈中，从而保证转子12后端的转动支撑更加稳定；通过在转子12后端一体延伸设置的后扭杆126套设在后扭孔30中，从而实现了对整个叶轮31的传动，装配方便，连接稳定。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (3)

1.一种高速气悬浮风机轴向平衡及密封结构，其特征在于，包括：

止推架，其中部设置有止推盘；

蜗壳，其内部可转动设置有叶轮；所述叶轮后侧设置有多圈密封槽；

密封盘，其上设置有多圈与多圈密封槽进行间隙嵌合的密封齿；

转子，其两端分别连接有止推盘和叶轮；

多圈所述密封齿可拆卸连接在密封盘上；多圈所述密封齿上分别设置有多组十字分布的第一螺孔；所述密封盘上设置有多组与多组第一螺孔相匹配的第二螺孔；通过使用多个固定螺栓分别穿设螺合在多个第一螺孔和第二螺孔中，从而实现可拆卸连接；

多圈所述密封槽和多圈密封齿的每一环间距设置为0.2mm；

所述止推架包括两个间隔设置的前止推衬底盘和后止推衬底盘；所述止推盘夹持设置在前止推衬底盘和后止推衬底盘之间形成限位；所述前止推衬底盘和后止推衬底盘中部分别设置有用于穿设转子的通孔；

所述前止推衬底盘外侧环绕设置有多个第一凸出部；所述后止推衬底盘外侧环绕设置有多个第二凸出部；通过多个固定螺栓分别穿设在多个第一凸出部和多个第二凸出部中后，螺合在风机机筒前端；

所述前止推衬底盘和后止推衬底盘均设置有多个透气孔。

2.如权利要求1所述的一种高速气悬浮风机轴向平衡及密封结构，其特征在于，所述转子前端一体设置有前轴杆；所述前轴杆外侧套设有前轴套；所述前轴套套设在第一轴承内圈中，实现传动；所述前轴杆前端设置有前扭杆；所述止推盘中部设置与前扭杆相匹配的前扭孔；所述前扭杆嵌入到前扭孔中，且穿出后在止推盘前端外侧使用固定螺母拧紧固定；所述前扭杆和前扭孔通过上下端设置的平口进行抵靠，从而实现传动。

3.如权利要求1所述的一种高速气悬浮风机轴向平衡及密封结构，其特征在于，所述转子后端一体连接有后轴杆；所述后轴杆外侧套设有后轴套；所述后轴套外圈套设在第二轴承内圈中，实现传动；所述后轴杆前端设置有后扭杆；所述叶轮中部设置有与后扭杆相匹配的后扭孔；所述后扭杆嵌入到后扭孔，且穿出后在叶轮前端外侧使用固定螺母拧紧固定；所述后扭杆和后扭孔通过上下端设置的平口进行抵靠，从而实现传动。