CN201671874U - 一种大型轴流式压缩机转子轴 - Google Patents
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Abstract
一种大型轴流式压缩机转子轴，依次由进气端装配段、叶片安装段、平衡毂和排气端装配段组成。平衡毂的结构有三种形式：1、平衡毂由外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体和圆柱台体组成。2、平衡毂由圆锥台体和圆柱台体组成。3、平衡毂由外轮廓向下凹的圆弧台体和圆柱台体组成。由于在转子轴的叶片安装段与排气端装配段之间设置了平衡毂，平衡毂上所形成的由进气端指向排气端的轴向力可有效平衡作用在转子轴上的由排气端指向进气端的轴向力，不仅保证了转子正常工作，而且可提高排气端止推轴承的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于回转轴流式压缩机的转子轴，特别涉及大型轴流式压缩机的转子轴。
背景技术
回转轴流式压缩机是一种提供压缩气体的透平机械设备，是石油、化工、冶金、环保、制药、制氨等大型供风、气体压缩的重要动力设备，主要是由主机、齿轮箱、电机等几大主体部件组成，其中主机是轴流式压缩机最为重要的部分，而转子更是主机的“心脏”，按照行业惯例，当转子轴的叶片安装段直径大于710mm即为大型轴流式压缩机转子轴。对于轴流式压缩机来说，由于进、排气端的压力差和被压缩气体的反作用力，转子轴会受到由排气端指向进气端的较强的轴向力，为了保证转子正常工作，需要设置平衡该轴向力的结构。现有的平衡机构由高压平衡管道和止推轴承构成的，即在轴流式压缩机主机上设计有一个高压平衡管道，高压平衡管道是将排气端的高压气体引向进气端的平衡腔，以平衡一部分由排气端指向进气端的轴向推力，减轻排气端止推轴承的负荷，延长止推轴承的寿命。但是对于大型轴流式压缩机来说，由于进、排气端的气压差大，转子轴所受的由排气端指向进气端的轴向推力大，现有高压平衡管起的作用微乎其微，致使排气端止推轴承的寿命缩短，此外，高压平衡管在结构上也较为复杂。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改进的大型轴流式压缩机转子轴，通过转子轴自身的结构来平衡由排气端指向进气端的轴向力，从而提高排气端止推轴承的寿命，并简化主机的结构。
本实用新型的技术方案是：在大型轴流式压缩机转子轴上设置平衡毂，通过平衡毂和排气端的止推轴承来平衡转子轴所受由排气端指向进气端的轴向力。所述平衡毂位于转子轴的叶片安装段与排气端装配段之间，与叶片安装段和排气端装配段为整体式结构且同轴线。试验表明，平衡毂长度L2＝0.15L1～0.25L1为宜，式中L1为叶片安装段的长度。
本实用新型所述大型轴流式压缩机转子轴，其平衡毂的结构有以下三种形式：
1、平衡毂由外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体和圆柱台体组成，圆柱台体的直径大于转子轴叶片安装段的直径，外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体的大端直径与圆柱台体的直径相同，外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体的小端直径与转子轴叶片安装段的直径相同，外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体的大端接圆柱台体。
2、平衡毂由圆锥台体和圆柱台体组成，圆柱台体的直径大于转子轴叶片安装段的直径，圆锥台体的大端直径与圆柱台体的直径相同，圆锥台体的小端直径与转子轴叶片安装段的直径相同，圆锥台体的大端接圆柱台体。
3、平衡毂由外轮廓向下凹的圆弧台体和圆柱台体组成，圆柱台体的直径大于转子轴叶片安装段的直径，外轮廓向下凹的圆弧台体的大端直径与圆柱台体的直径相同，外轮廓向下凹的圆弧台体的小端直径与转子轴叶片安装段的直径相同，外轮廓向下凹的圆弧台体的大端接圆柱台体。
上述三种结构形式的平衡毂，其圆柱台体的长度L3＝0.05L1～0.15L1，式中L1为叶片安装段长度，其圆柱台体直径D2＝1.1D1～1.5D1，式中D1为叶片安装段直径。
本实用新型具有以下有益效果：
1、由于在转子轴的叶片安装段与排气端装配段之间设置了平衡毂，平衡毂上所形成的由进气端指向排气端的轴向力可有效平衡作用在转子轴上的由排气端指向进气端的轴向力，不仅保证了转子正常工作，而且大大改善了排气端止推轴承的受力状况，提高排气端止推轴承的使用寿命。
2、在转子轴上设置平衡毂与在主机上设置高压平衡管道相比，结构更为简单，加工更为方便。
附图说明
图1是现有大型轴流式压缩机转子轴的结构示意图；
图2是本实用新型所述大型轴流式压缩机转子轴的第一种结构示意图；
图3是图1中的大型轴流式压缩机转子轴所设置的平衡毂的结构示意图，所述平衡毂由外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体和圆柱台体组成；
图4是本实用新型所述大型轴流式压缩机转子轴的第二种结构示意图，其平衡毂由圆锥台体和圆柱台体组成；
图5是本实用新型所述大型轴流式压缩机转子轴的第三种结构示意图，其平衡毂由外轮廓向下凹的圆弧台体和圆柱台体组成。
图中，1-进气端装配段、2-叶片安装段、3-平衡毂(3-1：外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体、3-2：圆柱台体、3-3：圆锥台体、3-4：外轮廓向下凹的圆弧台体)、4-排气端装配段、5-排气端止推轴承作用位置、D1-叶片安装段直径、D2-圆柱台体直径、L1-叶片安装段长度、L2-平衡毂长度、L3-圆柱台体长度、L4-外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体中平行于转子轴轴线的线段长度、α-外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体中倾斜于转子轴轴线的线段与转子轴轴线的夹角、R1-外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体中的圆弧半径、R2-外轮廓向下凹的圆弧台体中的圆弧半径、T0-排气端止推轴承所提供的由进气端指向排气端的轴向平衡力、T1-平衡毂所提供的由进气端指向排气端的轴向平衡力、T2-作用在转子轴上的由排气端指向进气端的轴向力。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型所述大型轴流式压缩机转子轴的结构及平衡毂的作用做进一步说明。
实施例1
本实施例中，大型轴流式压缩机转子轴的结构如图2所示，依次由进气端装配段1、叶片安装段2、平衡毂3和排气端装配段4组成，叶片安装段2的长度L1＝4200mm，叶片安装段2的直径D1＝800mm，平衡毂3的长度L2＝730mm。
平衡毂的结构如图3所示，由外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体3-1和圆柱台体3-2组成；圆柱台体3-2的长度L3＝315mm，圆柱台体3-2的直径D2＝990mm；外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体3-1的外轮廓由半径R1＝500mm的圆弧与一段平行于转子轴轴线的线段和一段倾斜于转子轴轴线的线段相切而成，所述平行于转子轴轴线的线段与叶片安装段2的倒角端部相接，长度L4＝80mm，所述倾斜于转子轴轴线的线段与圆柱台体外轮廓线相接，其与转子轴轴线的夹角α＝30°。
轴流压缩机转子轴所受轴向力可简化为图3所示的三个力T0、T1和T2，三者的关系为T0+T1＝T2。T2为转子轴所受的由轴流压缩机排气端指向进气端的力，T0为轴流压缩机排气端止推轴承提供的由进气端指向排气端的轴向平衡力(其力的大小直接决定着止推轴承的使用状况和寿命)，T1为平衡毂所提供的由进气端指向排气端的轴向平衡力。由于T1的存在，大大的减小了T0，从而大大改善了止推轴承的受力状况。
实施例2
本实施例中，大型轴流式压缩机转子轴的结构如图4所示，依次由进气端装配段1、叶片安装段2、平衡毂3和排气端装配段4组成，叶片安装段2的长度L1＝4200mm，叶片安装段2的直径D1＝800mm，平衡毂3的长度L2＝900mm。
平衡毂的结构如图4所示，由圆锥台体3-3和圆柱台体3-2组成；圆柱台体3-2的长度L3＝480mm，圆柱台体3-2的直径D2＝1200mm；圆锥台体3-3的大端直径与圆柱台体的直径D2相同，圆锥台体3-3的小端直径与叶片安装段2的直径D1相同，圆锥台体3-3的大端接圆柱台体3-2。
本实施例中，轴流压缩机转子轴所受轴向力的状况与实施例1相同，由于T1的存在，大大的减小了T0，从而大大改善了止推轴承的受力状况。
实施例3
本实施例中，大型轴流式压缩机转子轴的结构如图5所示，依次由进气端装配段1、叶片安装段2、平衡毂3和排气端装配段4组成，叶片安装段2的长度L1＝4200mm，叶片安装段2的直径D1＝800mm，平衡毂3的长度L2＝780mm。
平衡毂的结构如图5所示，由外轮廓向下凹的圆弧台体3-4和圆柱台体3-2组成；圆柱台体3-2的长度L3＝380mm，圆柱台体3-2的直径D2＝920mm；外轮廓向下凹的圆弧台体3-4的外轮廓为半径R2＝550mm的圆弧，所述圆弧的一端接叶片安装段2的倒角端部，所述圆弧的另一端接圆柱台体外轮廓线。
本实施例中，轴流压缩机转子轴所受轴向力的状况与实施例1相同，由于T1的存在，大大的减小了T0，从而大大改善了止推轴承的受力状况。
Claims (8)
1.一种大型轴流式压缩机转子轴，包括叶片安装段(2)及分别位于叶片安装段两侧的进气端装配段(1)、排气端装配段(4)，其特征在于还包括用于平衡转子轴所受由排气端指向进气端的轴向力的平衡毂(3)，所述平衡毂(3)位于叶片安装段(2)与排气端装配段(4)之间，与叶片安装段(2)和排气端装配段(4)为整体式结构且同轴线。
2.根据权利要求1所述的大型轴流式压缩机转子轴，其特征在于所述平衡毂(3)的长度L2＝0.15L1～0.25L1，式中L1为叶片安装段(2)的长度。
3.根据权利要求1或2所述的大型轴流式压缩机转子轴，其特征在于所述平衡毂由外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体(3-1)和圆柱台体(3-2)组成，圆柱台体(3-2)的直径大于所述叶片安装段(2)的直径，外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体(3-1)的大端直径与圆柱台体的直径相同，外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体(3-1)的小端直径与所述叶片安装段(2)的直径相同，外轮廓向下凹的圆弧-直线组合型台体(3-1)的大端接圆柱台体(3-2)。
4.根据权利要求3所述的大型轴流式压缩机转子轴，其特征在于圆柱台体长度L3＝0.05L1～0.15L1，式中L1为所述叶片安装段(2)的长度，圆柱台体的直径D2＝1.1D1～1.5D1，式中D1为所述叶片安装段(2)的直径。
5.根据权利要求1或2所述的大型轴流式压缩机转子轴，其特征在于所述平衡毂由圆锥台体(3-3)和圆柱台体(3-2)组成，圆柱台体(3-2)的直径大于所述叶片安装段(2)的直径，圆锥台体(3-3)的大端直径与圆柱台体的直径相同，圆锥台体(3-3)的小端直径与所述叶片安装段(2)的直径相同，圆锥台体(3-3)的大端接圆柱台体(3-2)。
6.根据权利要求5所述的大型轴流式压缩机转子轴，其特征在于圆柱台体的长度L3＝0.05L1～0.15L1，式中L1为所述叶片安装段(2)的长度，圆柱台体的直径D2＝1.1D1～1.5D1，式中D1为所述叶片安装段(2)的直径。
7.根据权利要求1或2所述的大型轴流式压缩机转子轴，其特征在于所述平衡毂由外轮廓向下凹的圆弧台体(3-4)和圆柱台体(3-2)组成，圆柱台体(3-2)的直径大于所述叶片安装段(2)的直径，外轮廓向下凹的圆弧台体(3-4)的大端直径与圆柱台体的直径相同，外轮廓向下凹的圆弧台体(3-4)的小端直径与所述叶片安装段(2)的直径相同，外轮廓向下凹的圆弧台体(3-4)的大端接圆柱台体(3-2)。
8.根据权利要求7所述的大型轴流式压缩机转子轴，其特征在于圆柱台体的长度L3＝0.05L1～0.15L1，式中L1为所述叶片安装段(2)的长度，圆柱台体的直径D2＝1.1D1～1.5D1，式中D1为所述叶片安装段(2)的直径。
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|---|---|---|---|---|
| CN103362850A (zh) * | 2012-04-02 | 2013-10-23 | 珠海格力电器股份有限公司 | 直联离心压缩机用悬臂式电机转子及直联式离心压缩机 |
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2010
- 2010-04-27 CN CN2010201734086U patent/CN201671874U/zh not_active Expired - Lifetime
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